BR112016024543B1 - ACTIVE SEPARATOR AND SYSTEM WITH SERVICE CENTER - Google Patents
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Abstract
SISTEMA E APARELHO PARA CALIBRAGEM DE ÍNDICE DE MODULAÇÃO ÓPTICA EM UMA REDE DE CATV. Trata-se de sistemas e métodos para calibragem de índice de modulação óptica em uma rede de CATV.SYSTEM AND APPARATUS FOR CALIBRATION OF OPTICAL MODULATION INDEX IN A CATV NETWORK. These are systems and methods for calibrating the optical modulation index in a CATV network.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade sob o artigo 35 U.S.C. parágrafo 119(e) ao Pedido Provisório no U.S. 62/043793 depositado em 29 de agosto de 2014, ao Pedido Provisório no U.S. 62/052213, depositado em 18 de setembro de 2014, ao Pedido Provisório no U.S. 61/984303 depositado em 25 de abril de 2014, e ao Pedido Provisório no U.S. 61/982089, depositado em 21 de abril de 2014.[001] This application claims the benefit of priority under 35 U.S.C. paragraph 119(e) to U.S. Provisional Application No. 62/043793 filed August 29, 2014, to U.S. Provisional Application No. 62/052213, filed September 18 2014, to the Provisional Application in U.S. 61/984303 filed on April 25, 2014, and to the Provisional Application in U.S. 61/982089, filed on April 21, 2014.
[002] A presente revelação refere-se a sistemas e métodos que processam sinais por uma rede de transmissão a cabo.[002] The present disclosure relates to systems and methods that process signals over a cable transmission network.
[003] Embora redes de Televisão a Cabo (CATV) originalmente entreguem conteúdo a assinantes por longas distâncias com o uso de um sistema de transmissão exclusivamente por RF, sistemas de transmissão de CATV modernos substituíram uma grande parte da trajetória de transmissão por RF por uma rede óptica mais efetiva, que cria um sistema de transmissão híbrido em que o conteúdo a cabo se origina e termina como sinais de RF por cabos coaxiais, mas é convertido em sinais ópticos para transmissão pelo volume da distância intermediária entre o fornecedor de conteúdo e o assinante. Especificamente, redes de CATV incluem uma central de serviços (head end) no fornecedor de conteúdo para receber sinais de RF que representam muitos canais de conteúdo. A central de serviços recebe os respectivos sinais de conteúdo de RF, multiplexa os mesmos com o uso de uma rede de combinação de RF, converte o sinal de RF combinado em um sinal óptico (tipicamente com o uso do sinal de RF para modular um laser) e emite o sinal óptico a uma rede de fibra óptica que comunica o sinal a um ou mais nós, sendo que cada um aproxima um grupo de assinantes. O nó, então, inverte o processo de conversão demultiplexando-se o sinal óptico recebido e convertendo-se o mesmo de volta a um sinal de RF para que o mesmo possa ser recebido pelos espectadores.[003] Although Cable Television (CATV) networks originally delivered content to subscribers over long distances using an RF-only transmission system, modern CATV transmission systems have replaced a large portion of the RF transmission path with a most effective optical network, which creates a hybrid transmission system in which cable content originates and terminates as RF signals over coaxial cables, but is converted to optical signals for transmission over the bulk of the intermediate distance between the content provider and the subscriber. Specifically, CATV networks include a head end at the content provider to receive RF signals representing many content channels. The service center receives the respective RF content signals, multiplexes them using an RF combining network, converts the combined RF signal into an optical signal (typically using the RF signal to modulate a laser ) and emits the optical signal to a fiber optic network that communicates the signal to one or more nodes, each of which brings together a group of subscribers. The node then reverses the conversion process by demultiplexing the received optical signal and converting it back to an RF signal so that it can be received by viewers.
[004] As redes de televisão a cabo (CATV) evoluíram continuamente dede que foram desenvolvidas pela primeira vez como sistemas relativamente simples que entregaram canais de vídeo de um modo a partir de um fornecedor de conteúdo. Os sistemas anteriores incluíram transmissores que atribuíram uma quantidade de canais de CATV a faixas de frequência separadas, cada uma de aproximadamente 6 MHz. Os avanços subsequentes permitiram comunicação de retorno limitadas dos assinantes de volta para o fornecedor de conteúdo através de um pequeno sinal dedicado de baixa frequência propagado na rede coaxial. As redes de CATV modernas, entretanto, preveem não apenas uma quantidade muito maior de canais de conteúdo, mas também fornecem serviços de dados (como acesso à Internet) que necessitam que uma largura de banda muito maior seja atribuída tanto para trajetórias frontais quanto para trajetórias de retorno. No relatório descritivo, nos desenhos, e nas reivindicações, os termos "trajetória frontal" e "a jusante" podem ser usados de modo intercambiável para se referir a uma trajetória de uma central de serviços a um nó, de um nó a um usuário final, ou de uma central de serviços a um usuário final. Em contrapartida, os termos "trajetória de retorno", "trajetória reversa" e "a montante" podem ser usados de modo intercambiável para se referir a uma trajetória de um usuário final a um nó, de um nó a uma central de serviços, ou de um usuário final a uma central de serviços.[004] Cable television networks (CATV) have continually evolved since they were first developed as relatively simple systems that delivered video channels one way from a content provider. Early systems included transmitters that assigned a number of CATV channels to separate frequency bands, each approximately 6 MHz. Subsequent advances allowed limited feedback communication from subscribers back to the content provider via a small dedicated signal. low frequency propagated in the coaxial network. Modern CATV networks, however, provide not only a much greater quantity of content channels, but also provide data services (such as Internet access) that require much greater bandwidth to be allocated to both forward and backward trajectories. return. In the specification, drawings, and claims, the terms "front trajectory" and "downstream" may be used interchangeably to refer to a trajectory from a service center to a node, from a node to an end user. , or from a service center to an end user. In contrast, the terms "return path", "reverse path", and "upstream" may be used interchangeably to refer to a path from an end user to a node, from a node to a service desk, or from an end user to a service desk.
[005] Os melhoramentos recentes em arquiteturas de CATV que fornecem melhoramentos adicionais na entrega de conteúdo incluem arquiteturas de Fibra até as Instalações (FTTP) que substituem a rede coaxial entre um nó e o domicílio de um assinante por uma rede de fibra óptica. Tais arquiteturas também são denominadas arquiteturas de Radiofrequência por Vidro (RFoG). Um benefício chave de RFoG é que a mesma prevê velocidades de conexão mais rápidas e mais largura de banda que as trajetórias de transmissão coaxial atuais têm capacidade para entregar. Por exemplo, um único condutor pareado coaxial de cobre pode portar seis chamadas telefônicas simultâneas, enquanto um único par de fibra pode portar mais de 2,5 milhões de chamadas telefônicas ao mesmo tempo. O FTTP também permite que os consumidores agrupem seus serviços de comunicação para receber telefone, vídeo, áudio, televisão, quaisquer outros produtos ou serviços de dados digitais ao mesmo tempo.[005] Recent improvements in CATV architectures that provide additional improvements in content delivery include Fiber to the Premises (FTTP) architectures that replace the coaxial network between a node and a subscriber's home with a fiber optic network. Such architectures are also called Radio Frequency Through Glass (RFoG) architectures. A key benefit of RFoG is that it provides faster connection speeds and more bandwidth than current coaxial transmission paths can deliver. For example, a single copper coaxial paired conductor can carry six simultaneous phone calls, while a single fiber pair can carry more than 2.5 million phone calls at the same time. FTTP also allows consumers to bundle their communication services to receive telephone, video, audio, television, any other digital data products or services at the same time.
[006] Uma debilidade existente dos canais de comunicação de RFoG é a Interferência de Batida Óptica (OBI), que atinge as redes de RFoG tradicionais. A OBI ocorre quando dois ou mais transmissores de trajetória inversa são ligados, e estão muito próximos em comprimento de onda um ao outro. A OBI limita o tráfego a montante, mas também pode limitar o tráfego a jusante. Os esforços existentes na mitigação de OBI focaram nas Unidades de Rede Óptica (ONUs) nas premissas do cliente, ou no CMTS na central de serviços. Por exemplo, algumas tentativas de mitigar a OBI tornam o comprimento de onda das ONUs específico enquanto outras tentativas criam um programador ciente de RFoG nos CMTS. Ainda outras tentativas incluíram mudar comprimentos de onda da ONU diretamente. Devido à natureza fundamental do tráfego de lasers e DOCSIS, nenhuma das técnicas acima produziu resultados satisfatórios já que colisões de comprimento de onda continuaram a ocorrer ou o custo era alto. Dessa forma, pode ser desejável, em instalações de RFoG, reduzir ainda mais ou eliminar a OBI.[006] An existing weakness of RFoG communication channels is Optical Beat Interference (OBI), which affects traditional RFoG networks. OBI occurs when two or more reverse path transmitters are switched on, and are very close in wavelength to each other. OBI limits upstream traffic, but it can also limit downstream traffic. Existing OBI mitigation efforts have focused on Optical Network Units (ONUs) at the customer premises, or the CMTS at the service desk. For example, some attempts to mitigate OBI make ONUs wavelength specific while other attempts create an RFoG-aware scheduler in the CMTS. Still other attempts have included changing UN wavelengths directly. Due to the fundamental nature of laser traffic and DOCSIS, none of the above techniques produced satisfactory results as wavelength collisions continued to occur or the cost was high. Therefore, it may be desirable in RFoG installations to further reduce or eliminate OBI.
[007] A Figura 1 mostra uma arquitetura de RFoG existente.[007] Figure 1 shows an existing RFoG architecture.
[008] A Figura 2 mostra uma arquitetura de RFoG melhorada.[008] Figure 2 shows an improved RFoG architecture.
[009] A Figura 3 compara as capacidades das arquiteturas de Figuras 1 e 2.[009] Figure 3 compares the capabilities of the architectures of Figures 1 and 2.
[010] A Figura 4 mostra uma trajetória de transmissão de RFoG entre um CMTS em um modem a cabo.[010] Figure 4 shows an RFoG transmission path between a CMTS and a cable modem.
[011] A Figura 5 mostra uma ONU melhorada que mitiga recorte.[011] Figure 5 shows an improved ONU that mitigates clipping.
[012] A Figura 6 mostra uma segunda ONU melhorada que mitiga recorte.[012] Figure 6 shows a second improved ONU that mitigates clipping.
[013] A Figura 7 mostra um espectro de saída de ONU que tem um tempo de elevação de 100 ns.[013] Figure 7 shows an ONU output spectrum that has a rise time of 100 ns.
[014] A Figura 8 mostra um espectro de saída de ONU que tem um tempo de elevação de 1000 ns.[014] Figure 8 shows an ONU output spectrum that has a rise time of 1000 ns.
[015] A Figura 9 mostra um tempo de resposta de uma ONU a um sinal de RF.[015] Figure 9 shows a response time of an ONU to an RF signal.
[016] A Figura 10 mostra uma ONU que tem um controle de inclinação de laser e ganho de amplificador de RF.[016] Figure 10 shows an ONU that has a laser tilt control and RF amplifier gain.
[017] A Figura 11 mostra o tempo de resposta de uma ONU com controle de ganho de RF em proporção ao controle de inclinação de laser.[017] Figure 11 shows the response time of an ONU with RF gain control in proportion to laser tilt control.
[018] A Figura 12 mostra o tempo de resposta de uma ONU em que o controle de ganho de RF está atrasado em relação ao controle de inclinação de laser.[018] Figure 12 shows the response time of an ONU in which the RF gain control is delayed in relation to the laser tilt control.
[019] A Figura 13 mostra uma ONU que tem um controle separado para o ganho de amplificador e para a inclinação de laser.[019] Figure 13 shows an ONU that has a separate control for amplifier gain and laser tilt.
[020] A Figura 14 mostra uma estrutura de recebimento de linha de transmissão.[020] Figure 14 shows a transmission line receiving structure.
[021] A Figura 15 mostra uma conexão de recebimento de linha de transmissão a um amplificador inclinado.[021] Figure 15 shows a transmission line receive connection to a tilted amplifier.
[022] A Figura 16 mostra um receptor de linha de transmissão com detecção de fotocorrente no lado de término.[022] Figure 16 shows a transmission line receiver with photocurrent detection on the termination side.
[023] A Figura 17 mostra um combinador ativo com múltiplas entradas e operação em modo de disparo óptico contínuo.[023] Figure 17 shows an active combiner with multiple inputs and operation in continuous optical firing mode.
[024] A Figura 18 mostra um combinador ativo com operação em modo de disparo óptico contínuo que inclui controle de inclinação de amplificador.[024] Figure 18 shows an active combiner operating in continuous optical firing mode that includes amplifier tilt control.
[025] A Figura 19 mostra um combinador ativo com OBM, inclinação de laser, inclinação de amplificador e controle de ganho.[025] Figure 19 shows an active combiner with OBM, laser tilt, amplifier tilt and gain control.
[026] A Figura 1 mostra um sistema de RFoG existente 10 exemplificativo, em que uma central de serviços 12 entrega conteúdo a uma ONU 14 em premissas de um cliente através de um nó 16. Uma topologia de RFoG inclui um serviço totalmente em fibra desde a central de serviços 12 até um nó de campo ou unidade de rede óptica (ONU), que está localizada tipicamente em ou próximo às premissas do usuário. Na central de serviços 12, um laser a jusante envia um sinal de difusão que é dividido opticamente múltiplas vezes. A unidade de rede óptica, ou ONU, recobre o sinal de difusão de RF e passa o mesmo para a rede coaxial do assinante.[026] Figure 1 shows an exemplary existing RFoG system 10, in which a service desk 12 delivers content to a ONU 14 on a customer premises via a node 16. An RFoG topology includes an all-fiber service from the service desk 12 to a field node or optical network unit (ONU), which is typically located at or near the user's premises. At the service center 12, a downstream laser sends a broadcast signal that is optically split multiple times. The optical network unit, or ONU, covers the RF broadcast signal and passes it to the subscriber's coaxial network.
[027] A central de serviços 12 inclui tipicamente um transmissor 18 que entrega um sinal a jusante a um ou mais separadores passivos 1x32 20 que incluem 32 portas de saída, sendo que cada porta de saída é conectada a um separador de multiplexador de divisão de comprimento de onda (WDM) 28 que entrega o conteúdo a jusante por um segmento de transmissão por fibra 24 ao nó 16, que, por sua vez, inclui outro separador 1x32 22, em que cada porta de saída do separador 22 é conectada por meio de outro segmento de fibra 26 a uma ONU particular 14 nas premissas de um assinante.[027] The service center 12 typically includes a transmitter 18 that delivers a signal downstream to one or more 1x32 passive splitters 20 that include 32 output ports, each output port being connected to a division multiplexer splitter. wavelength (WDM) 28 that delivers content downstream over a fiber transmission segment 24 to node 16, which in turn includes another 1x32 splitter 22, where each output port of splitter 22 is connected via from another fiber segment 26 to a particular ONU 14 on a subscriber's premises.
[028] As unidades de rede ópticas (ONUs) em um ambiente de RFoG terminam a conexão de fibra em uma interface de lado do assinante e convertem o tráfego para a entrega pela rede em domicílio nas premissas do cliente. O cabo coaxial pode ser usado para conectar as ONUs de uma rede de RFoG a um ou mais dispositivos de usuário, em que os dispositivos de usuário de RFoG podem incluir modems a cabo, EMTAs, ou conversores de sinais, como com os dispositivos de usuário de uma rede de HFC. Por exemplo, a ONU 14 pode se conectar a conversores de sinais, modems a cabo ou elementos de rede similares por meio de cabo coaxial, e um ou mais dos modems a cabo podem se conectar ao cabeamento de telefone interno do assinante e/ou a computadores pessoais ou dispositivos similares por meio de conexões de Ethernet ou Wi-Fi.[028] Optical network units (ONUs) in an RFoG environment terminate the fiber connection at a subscriber-side interface and convert the traffic for delivery over the home network at the customer's premises. Coaxial cable may be used to connect the ONUs of an RFoG network to one or more user devices, wherein the RFoG user devices may include cable modems, EMTAs, or signal converters, as with user devices. of an HFC network. For example, the ONU 14 may connect to signal converters, cable modems, or similar network elements via coaxial cable, and one or more of the cable modems may connect to the subscriber's internal telephone cabling and/or to personal computers or similar devices via Ethernet or Wi-Fi connections.
[029] As pessoas de habilidade comum na técnica apreciarão que a arquitetura supracitada é apenas ilustrativa. Por exemplo, a quantidade de portas dos separadores 20 e 22 pode ser mudada, conforme desejado. Deve ser entendido também que a central de serviços 12 pode incluir mais separadores 20, sendo que cada separador tem saídas conectadas a um nó respectivo de modo a servir uma grande quantidade de assinantes.[029] Persons of ordinary skill in the art will appreciate that the aforementioned architecture is illustrative only. For example, the number of ports of separators 20 and 22 can be changed as desired. It should also be understood that the service center 12 may include more splitters 20, with each splitter having outputs connected to a respective node in order to serve a large number of subscribers.
[030] Ao longo da trajetória de retorno desde a ONU do assinante 14 até a central de serviços 12, o separador 22 opera como um combinador, isto é, até 32 ONUs podem entregar sinais da trajetória de retorno ao nó 16, que combina os mesmos para transmissão a montante ao longo do comprimento de fibra 24. Cada um dos sinais provenientes das ONUs respectivas 14 é, então, separado dos outros sinais pelo WDM 28 a ser recebido por um receptor separado 30 na central de serviços 12. Os sinais provenientes dos respectivos receptores são, então, combinados por um combinador 32 para transmissão a um Serviço de Término de Modem a Cabo (CMTS) na central de serviços 12. Os sinais são combinados no domínio de RF na central de serviços 12 pelo combinador 32, antes de serem conectados à porta a montante de CMTS. Devido ao limite de potência frontal na fibra, os sinais combinados precisam de uma fibra frontal (LI km) por grupo de 32 assinantes.[030] Along the return path from subscriber ONU 14 to service center 12, separator 22 operates as a combiner, that is, up to 32 ONUs can deliver return path signals to node 16, which combines the same for upstream transmission along the length of fiber 24. Each of the signals coming from the respective ONUs 14 is then separated from the other signals by the WDM 28 to be received by a separate receiver 30 in the service center 12. The signals coming from from respective receivers are then combined by a combiner 32 for transmission to a Cable Modem Termination Service (CMTS) at service center 12. The signals are combined in the RF domain at service center 12 by combiner 32, before to be connected to the CMTS upstream port. Due to the front-end power limit in fiber, combined signals require one front-end fiber (LI km) per group of 32 subscribers.
[031] Na direção frontal, o transmissor frontal é fornecido a um amplificador de potência com múltiplas portas mais alto que distribui potência. Por exemplo, na central de serviços 12, o transmissor 18 fornece saída a um Amplificador de Fibra Tratada com Érbio (EDFA) 34 que distribui potência internamente pelas 32 saídas do combinador 20, sendo que cada saída é operada a uma potência relativamente alta, por exemplo, aproximadamente 18 decibel-miliwatts (dBm). O WDM 28 tipicamente passa 1550 nm de luz do EDFA 34 na direção frontal e direciona a luz inversa, tipicamente a 1610 nm ou talvez 1310 nm na direção inversa para os receptores 30. O WDM 28 pode ser conectado a uma fibra de comprimento L1 que alimenta o separador 22 no nó 16. As saídas do separador 22 são, cada uma, fornecidas às segundas fibras de comprimento L2 que são conectadas respectivamente às ONUs 14 nos domicílios dos assinantes. Tipicamente, L1+L2 podem ter até 25 km. As ONUs 14 convertem a luz transmitida para frente a sinais de RF para a rede coaxial em domicílio. As ONUs 14 também recebem sinais de RF da rede em domicílio e modulam esses sinais em um laser, que opera a 1610 nm, por exemplo, e a saída do laser é enviada a montante na fibra L2. O sinal a montante é combinado com outros sinais a montante no combinador 22 e transmitido adicionalmente a montante na fibra L1. No WDM 28, os sinais a montante são direcionados para os receptores de central de serviços 30.[031] In the forward direction, the front transmitter is supplied to a higher multiport power amplifier that distributes power. For example, in service center 12, transmitter 18 provides output to an Erbium Treated Fiber Amplifier (EDFA) 34 that distributes power internally across the 32 outputs of combiner 20, with each output being operated at a relatively high power, e.g. example, approximately 18 decibel-milliwatts (dBm). The WDM 28 typically passes 1550 nm of light from the EDFA 34 in the forward direction and directs the reverse light, typically at 1610 nm or perhaps 1310 nm in the reverse direction, to the receivers 30. The WDM 28 can be connected to a fiber of length L1 that feeds the splitter 22 at node 16. The outputs of the splitter 22 are each supplied to second fibers of length L2 which are respectively connected to ONUs 14 at the subscribers' homes. Typically, L1+L2 can be up to 25 km. The ONUs 14 convert forward transmitted light to RF signals for the coaxial network in the home. The ONUs 14 also receive RF signals from the home network and modulate these signals into a laser, which operates at 1610 nm, for example, and the laser output is sent upstream on the L2 fiber. The upstream signal is combined with other upstream signals in combiner 22 and further transmitted upstream on fiber L1. In WDM 28, upstream signals are directed to service center receivers 30.
[032] O orçamento de perda para 32 assinantes e 25 km de fibra necessita de um receptor na central de serviços 12 para cada grupo de 32 assinantes; dada uma potência de transmissão a montante de 3 dBm, os receptores 30 e o WDM 28 podem operar, tipicamente, a uma potência entre -18 e - 21 dBm, o que forma um bom sinal para desafiar a razão de ruído, de modo que receptores de banda limitada normalmente são necessários para um desempenho aceitável. Além disso, o combinador óptico passivo 22 que combina múltiplas entradas ópticas em uma única saída, por definição, cria OBI entre essas entradas, conforme descrito anteriormente, e, portanto, criará ruído no domínio de RF nos receptores de central de serviços 30. Além disso, uma perda de cerca de 24 dB também deve ser presumida na trajetória frontal; para uma potência de saída de EDFA de 18 dBm por porta, isso fornece -6 dBm de potência aos receptores. Isso é o suficiente para o desempenho aceitável na ONU a 1 GHz, dado o baixo ruído, receptores de alto ganho são usados.[032] The loss budget for 32 subscribers and 25 km of fiber requires a receiver in service center 12 for each group of 32 subscribers; Given an upstream transmit power of 3 dBm, the receivers 30 and the WDM 28 can typically operate at a power between -18 and -21 dBm, which forms a good signal to challenge noise ratio, so that Limited bandwidth receivers are typically required for acceptable performance. Furthermore, the passive optical combiner 22 that combines multiple optical inputs into a single output, by definition, creates OBI between these inputs, as previously described, and will therefore create noise in the RF domain in service desk receivers 30. Furthermore Furthermore, a loss of around 24 dB must also be assumed in the frontal trajectory; for an EDFA output power of 18 dBm per port, this provides -6 dBm of power to the receivers. This is enough for acceptable performance in the ONU at 1 GHz, given the low noise, high gain receivers are used.
[033] As técnicas reveladas para eliminar OBI são desejáveis, e a maneira revelada para eliminar OBI conforme revelado pode permitir capacidade mais alta a montante e a jusante. Adicionalmente, o combinador revelado e os recursos do combinador podem permitir a coexistência de RFoG junto com sistemas HFC/D3.1 tradicionais e sistemas PON potenciais futuros. A eliminação de OBI é crítica em alguns sistemas para destravar o vasto potencial da fibra óptica. Descrito em mais detalhes no presente documento são modalidades para uma arquitetura que incorpora o sistema combinador óptico revelado.[033] The disclosed techniques for eliminating OBI are desirable, and the disclosed way to eliminate OBI as disclosed may allow for higher capacity upstream and downstream. Additionally, the revealed combiner and combiner capabilities may enable the coexistence of RFoG alongside traditional HFC/D3.1 systems and potential future PON systems. Eliminating OBI is critical in some systems to unlock the vast potential of fiber optics. Described in more detail herein are embodiments for an architecture that incorporates the disclosed optical combiner system.
[034] A Figura 2 mostra um sistema melhorado 100 para entregar conteúdo de CATV a uma pluralidade de assinantes por uma rede de RFoG. A arquitetura mostra uma central de serviços 110 que tem um transmissor 112 e um receptor 114, cada um, conectado a um separador de WDM 116 que emite um sinal para, e recebe um sinal de, um enlace de fibra 118 de L1 km. O enlace de fibra 118 é conectado a uma unidade ativa de separador/combinador 120. A unidade de separador/combinador 120 pode incluir, de preferência, um WDM 122 que separa sinais de trajetória frontal de sinais de trajetória inversa. O sinal de trajetória frontal proveniente do WDM 122 é fornecido a um EDFA 124 que emite um sinal óptico amplificado a um separador ativo 1x32 126 que tem 32 portas de saída, cada um aos respectivos enlaces da segunda fibra 128. Em cada porta, o nível de potência pode ser modesto (por exemplo, na faixa de 0 a 10 dBm) mas também pode ser alta (por exemplo, na faixa de 18 dBm).[034] Figure 2 shows an improved system 100 for delivering CATV content to a plurality of subscribers over an RFoG network. The architecture shows a service center 110 that has a transmitter 112 and a receiver 114, each connected to a WDM splitter 116 that emits a signal to, and receives a signal from, an L1 km fiber link 118. The fiber link 118 is connected to an active splitter/combiner unit 120. The splitter/combiner unit 120 may preferably include a WDM 122 that separates forward path signals from reverse path signals. The forward path signal from the WDM 122 is provided to an EDFA 124 which outputs an amplified optical signal to a 1x32 active splitter 126 that has 32 output ports, each to respective links of the second fiber 128. At each port, the level Power output can be modest (e.g. in the range 0 to 10 dBm) but can also be high (e.g. in the range 18 dBm).
[035] Na direção inversa, o separador de porta 1x32 126 opera como um combinador ativo 126, e inclui, em cada porta, um WDM que direciona luz a montante a um detector na porta, que converte sinais ópticos recebidos em sinais elétricos, amplifica o mesmo no domínio de RF, e fornece os sinais elétricos a um transmissor 129 que emite luz a, por exemplo, 1610 nm, 1310 nm, ou algum outro comprimento de onda apropriado, fornecido ao WDM 122, que, por sua vez, direciona a luz a montante na fibra 118. Na central de serviços 110, a fibra 118 é conectada ao WDM 116 que direciona a luz a montante ao receptor 114.[035] In the reverse direction, the 1x32 port separator 126 operates as an active combiner 126, and includes, at each port, a WDM that directs light upstream to a detector in the port, which converts received optical signals into electrical signals, amplifies the same in the RF domain, and provides the electrical signals to a transmitter 129 which emits light at, for example, 1610 nm, 1310 nm, or some other appropriate wavelength, supplied to the WDM 122, which in turn directs the upstream light in the fiber 118. In the service center 110, the fiber 118 is connected to the WDM 116 which directs the upstream light to the receiver 114.
[036] Cada uma das 32 portas do separador/combinador 126, através de uma fibra respectiva 128, emite um sinal respectivo a uma segunda unidade ativa de separador/combinador 130 do mesmo tipo e configuração como a unidade de separador/combinador 120. O(s) comprimento(s) da fibra 128 pode(m) variar um em relação ao outro. A potência de saída por porta de separador é baixa, cerca de 0 dBm. As portas de separador são conectadas às ONUs 140, por exemplo, em uma Unidade com Múltiplos Tempos de Exposição (MDU) ou uma vizinhança, por meio da fibra 132 de comprimento L3. Em um sistema básico de RFoG, a soma dos comprimentos de fibra L1+L2+L3 é de até 25 km. O sistema 100, entretanto, permitirá um comprimento total maior de fibra entre a central de serviços 110 e as ONUs 140, como 40 km, devido ao fato de o sistema 100 poder tolerar uma perda de SNR maior, conforme descrito adicionalmente abaixo.[036] Each of the 32 ports of the separator/combiner 126, through a respective fiber 128, outputs a respective signal to a second active separator/combiner unit 130 of the same type and configuration as the separator/combiner unit 120. length(s) of fiber 128 may vary relative to one another. The output power per separator port is low, about 0 dBm. The splitter ports are connected to ONUs 140, for example, in a Multiple Exposure Time Unit (MDU) or a neighborhood, via fiber 132 of length L3. In a basic RFoG system, the sum of L1+L2+L3 fiber lengths is up to 25 km. The system 100, however, will allow for a greater total length of fiber between the service center 110 and the ONUs 140, such as 40 km, due to the fact that the system 100 can tolerate a greater SNR loss, as further described below.
[037] Os sinais a montante provenientes da ONU 140 são terminados individualmente diretamente na unidade ativa de separador/combinador 130; mesmo para ONUs que operam a 0 dBm, a potência que alcança os detectores é de cerca de - 2 dBm (a fibra 132 é uma fibra curta de até poucos km, e a perda de WDM dentro do combinador ativo é pequena). Isso é quase 20 dB mais alto que em sistemas de RFoG existentes, o que significa que os níveis de RF após o detector no separador 134 é quase 40 dB mais alto que em sistemas de RFoG existentes. Como uma consequência, a Figura de ruído de receptor não e crítica, e receptores de largura de banda alta podem ser usados com desempenho de ruído relativamente baixo. O sinal de RF recebido é retransmitido por meio do transmissor 136 ao longo da trajetória inversa para a fibra 128 e recebida e retransmitida pela unidade ativa de separador/combinador precedente 120 e, a partir disso, para a central de serviços 110. Embora a retransmissão repetida leve a alguma redução de incremento em SNR, os melhoramentos em SNR a partir da arquitetura ativa fornecem desempenho geral muito maior em relação a sistemas de RFoG tradicionais. Do modo mais importante, devido ao fato de todos os sinais inversos são terminados individualmente em detectores separados, pode não haver interferência de batida óptica (OBI) entre diferentes sinais inversos. Os sinais inversos não são combinados opticamente, a partir disso, a OBI não pode ocorrer.[037] Upstream signals originating from ONU 140 are individually terminated directly at the active separator/combiner unit 130; Even for ONUs operating at 0 dBm, the power reaching the detectors is about -2 dBm (the 132 fiber is a short fiber of up to a few km, and the WDM loss within the active combiner is small). This is almost 20 dB higher than in existing RFoG systems, which means that the RF levels after the detector at separator 134 is almost 40 dB higher than in existing RFoG systems. As a consequence, the receiver noise figure is not critical, and high bandwidth receivers can be used with relatively low noise performance. The received RF signal is retransmitted via transmitter 136 along the reverse path to fiber 128 and received and retransmitted by the preceding active splitter/combiner unit 120 and thereafter to service center 110. Although retransmission Repeated application leads to some incremental reduction in SNR, the SNR improvements from the active architecture provide much greater overall performance over traditional RFoG systems. Most importantly, because all inverse signals are individually terminated in separate detectors, there can be no optical beat interference (OBI) between different inverse signals. The inverse signals are not combined optically, hence OBI cannot occur.
[038] Embora, em algumas modalidades, as unidades de separador/combinador de RF como 120 e 130 podem usar um combinador de RF para combinar os respectivos sinais elétricos a partir de cada detector em cada porta, isso pode produzir perdas inaceitáveis na transmissão a montante da ONU para a central de serviços. Portanto, as unidades de cortador/combinador de RF 120 e 130 têm, de preferência, os detectores dispostos em uma estrutura de linha de transmissão como mostrado na Figura 14, que não irá incorrer tal perda alta de sinal.[038] Although, in some embodiments, RF splitter/combiner units such as 120 and 130 may use an RF combiner to combine respective electrical signals from each detector at each port, this may produce unacceptable losses in transmission to amount from the UN to the service center. Therefore, the RF cutter/combiner units 120 and 130 preferably have the detectors arranged in a transmission line structure as shown in Figure 14, which will not incur such high signal loss.
[039] Na direção frontal pode haver múltiplos EDFAs, como EDFA 124 na unidade de separador/combinador 120; esses EDFAs são dispositivos econômicos em estágio único com baixa dissipação de potência - tipicamente 2 Watts ou menos. A formação de cascata dos EDFAs resulta em um acúmulo de ruído devido às Figuras de ruído finito dos EDFAs. Embora a arquitetura de separador ativo não necessite de EDFAs, visto que um EDFA (não mostrado) em uma central de serviços de alta potência 110 pode continuar a ser usado para fornecer potência às ONUs 140, o uso de EDFAs, como o EDFA 124, dentro das unidades de separador ativo, fornece algumas vantagens. Por exemplo, a complexidade e a dissipação de potência do equipamento na central de serviços 110 são muito reduzidas, como na contagem de fibra que emana da central de serviços 110. A quantidade de potência entregue às ONUs 140 é prontamente aumentada a aproximadamente 0 dBm a partir de -6 dBm em um sistema tradicional de RFoG. Como uma consequência, os receptores de ONU obtêm 12 dB mais de nível de RF a partir de seus detectores e não precisam de um ganho tão alto ou de uma contribuição de ruído de receptor tão baixa. Mesmo com requerimentos de ruído relaxados nos receptores de ONU, o impacto de SNR devido ao ruído de EDFA é facilmente superado devido à potência recebida mais alta. Além do que, mais espectro pode ser sustentado na direção frontal com um SNR aceitável em relação a arquiteturas de corrente, como 4 GHz em vez de 1 GHz em RFoG de corrente, a partir disso, taxas de transferência de dados total podem crescer significativamente sem uma mudança na operação para permitir, por exemplo, serviços que fornecem 40 Gbps de velocidades de transferência por download e 10 Gbps de velocidades de transferência por upload.[039] In the forward direction there may be multiple EDFAs, such as EDFA 124 in the separator/combiner unit 120; These EDFAs are economical single-stage devices with low power dissipation – typically 2 Watts or less. The cascade formation of the EDFAs results in an accumulation of noise due to the finite noise figures of the EDFAs. Although the active separator architecture does not require EDFAs, since an EDFA (not shown) in a high-power service center 110 can continue to be used to provide power to the ONUs 140, the use of EDFAs, such as the EDFA 124, within active separator units, it provides some advantages. For example, the complexity and power dissipation of the equipment in the service center 110 is greatly reduced, as in the fiber count emanating from the service center 110. The amount of power delivered to the ONUs 140 is readily increased to approximately 0 dBm at from -6 dBm in a traditional RFoG system. As a consequence, ONU receivers obtain 12 dB more RF level from their detectors and do not need as high a gain or as low a receiver noise contribution. Even with relaxed noise requirements on ONU receivers, the SNR impact due to EDFA noise is easily overcome due to the higher received power. Furthermore, more spectrum can be sustained in the forward direction with an acceptable SNR over current architectures, such as 4 GHz instead of 1 GHz in current RFoG, from which total data transfer rates can grow significantly without a change in operation to allow, for example, services that provide 40 Gbps download speeds and 10 Gbps upload transfer speeds.
[040] Em algumas modalidades, o combinador óptico fornece capacidade de RFoG a montante e a jusante e um recurso completamente transparente e recíproco para transmissão de PON. O combinador óptico pode permitir a transparência completa para instalações de PON. Por exemplo, o combinador óptico pode permitir recursos livres de OBI e de alta capacidade instalando-se em redes com capacidade de FTTH compatível com HFC D3.1. Da mesma forma, o combinador óptico pode ser incorporado a GPON, 1G-EPON, XGPON1, 10G/1G-EPON, 10G/10G-EPON. A compatibilidade com HFC e D3.1 permite que o combinador óptico revelado seja instalado junto com uma rede de HFC de corrente, e está pronto para o D3.1. O combinador óptico pode ser instalado em um nó de fibra, em uma unidade com múltiplos tempos de exposição (MDU) e em instalações de domicílio de família única (SFU).[040] In some embodiments, the optical combiner provides upstream and downstream RFoG capability and a completely transparent and reciprocal capability for PON transmission. The optical combiner can enable complete transparency for PON installations. For example, the optical combiner can enable high-capacity, OBI-free resources by installing in HFC D3.1-capable FTTH-capable networks. Similarly, the optical combiner can be incorporated into GPON, 1G-EPON, XGPON1, 10G/1G-EPON, 10G/10G-EPON. HFC and D3.1 compatibility allows the revealed optical combiner to be installed alongside a current HFC network, and is D3.1 ready. The optical combiner can be installed in a fiber node, in a multi-exposure unit (MDU), and in single-family home installations (SFU).
[041] As modalidades para um combinador de RFoG incluem a prevenção ou eliminação de OBI no combinador em oposição ao gerenciamento da mesma nas extremidades da rede (como com o uso de um programador de CMTS no lado da central de serviços da rede ou ONUs específicas de comprimento de onda na extremidade de assinante da rede). São descritas modalidades que permitem a eliminação de OBI. O combinador óptico revelado pode ser usado para eliminar OBI, melhorar a capacidade e/ou permitir múltiplos serviços em RFoG, a versão a cabo de redes FTTH.[041] Embodiments for an RFoG combiner include preventing or eliminating OBI at the combiner as opposed to managing it at the edges of the network (such as using a CMTS scheduler on the service desk side of the network or specific ONUs wavelength at the subscriber end of the network). Modalities that allow for the elimination of OBI are described. The revealed optical combiner can be used to eliminate OBI, improve capacity and/or enable multiple services in RFoG, the cable version of FTTH networks.
[042] O combinador óptico revelado pode ser independente de ONUs, Modems a Cabo e CMTSs. O combinador óptico revelado pode ser agnóstico de CMTS, o que, assim, elimina a necessidade de criar um programador ciente de RFoG, que é tanto restritivo quanto demorado. O combinador óptico torna uma versão a cabo de FTTH mais praticável, em comparação às alternativas de PON. Por exemplo, nas modalidades, o combinador óptico revelado tem uma capacidade de atravessamento de PON recíproca do combinador óptico junto com uma alta capacidade a montante e a jusante, que auxilia na instalação de RFoG sem interrupção ao sistema subjacente, ou inclusão futura de incapacidade de funcionalidade de PON, como instalação posterior de PON em um sistema de RFOG.[042] The disclosed optical combiner can be independent of ONUs, Cable Modems and CMTSs. The revealed optical combiner can be CMTS agnostic, which thus eliminates the need to create an RFoG-aware scheduler, which is both restrictive and time-consuming. The optical combiner makes a cable version of FTTH more feasible compared to PON alternatives. For example, in embodiments, the disclosed optical combiner has a reciprocal PON traversal capability of the optical combiner along with high upstream and downstream capacity, which assists in the installation of RFoG without disruption to the underlying system, or future inclusion of inability to PON functionality, such as retrofitting PON into an RFOG system.
[043] Em algumas modalidades, o combinador óptico tem 32 portas, mas necessita apenas uma porta de transmissão, uma porta de recebimento, em um componente de WDM na central de serviços. Dessa forma, em vez de necessitar de 32 WDMs e 32 portas de recebimento, o combinador óptico revelado pode economizar, na central de serviços, espaço e potência. O combinador pode ser um dispositivo ativo que precisa de aproximadamente 2 Watts de potência. O combinador óptico pode ser energizado por fontes de alimentação prontamente disponíveis no sistema de RFoG, ou a potência pode ser provida no combinador óptico. A fonte de alimentação pode incluir uma reserva de bateria ou alternativas de potência solar/de fibra. Se a potência for perdida e a bateria também tiver sido drenada, toda a transmissão recíproca de PON não é afetada. A transmissão de RFoG a montante, entretanto, é parada. Em um sistema de RFoG convencional, a mesma foi parada também devido ao fato da preponderância de OBI teria debilitado severamente o sistema de qualquer modo se o sistema fosse um sistema tradicional de RFoG com um combinador passivo. Também no caso de perda de potência, a ONU (Unidade de Rede Óptica) nos domicílios cessaria de funcionar de modo que sem qualquer reserva de potência tais sistemas cessarão de funcionar, se essas forem sistemas de RFoG ou PON, com ou sem o combinador ativo revelado no presente contexto. O receptor óptico de central de serviços 114 pode precisar apenas de uma faixa de potência de entrada de 0 a 3 dBm, e exigir 15 dB menos de potência de RF de saída devido à ausência do combinador de RF de modo que, com tal necessidade de potência óptica de entrada alta e potência de RF de saída baixa, o ganho pode ser baixo.[043] In some embodiments, the optical combiner has 32 ports, but requires only one transmit port, one receive port, on a WDM component in the service center. This way, instead of needing 32 WDMs and 32 receiving ports, the revealed optical combiner can save space and power in the service center. The combiner can be an active device that needs approximately 2 Watts of power. The optical combiner may be powered by power supplies readily available in the RFoG system, or power may be provided at the optical combiner. The power source may include a battery backup or solar/fiber power alternatives. If power is lost and the battery has also been drained, all PON reciprocal transmission is not affected. Upstream RFoG transmission, however, is stopped. In a conventional RFoG system, it was also stopped due to the fact that the preponderance of OBI would have severely weakened the system anyway if the system was a traditional RFoG system with a passive combiner. Also in the case of power loss, the ONU (Optical Network Unit) in homes would cease to function so that without any power reserve such systems will cease to function, if these are RFoG or PON systems, with or without the active combiner revealed in the present context. The service desk optical receiver 114 may only need an input power range of 0 to 3 dBm, and require 15 dB less output RF power due to the absence of the RF combiner so that with such a need for high input optical power and low output RF power, gain may be low.
[044] O combinador óptico revelado pode eliminar, de preferência, a OBI, o que forma um sistema livre de OBI. O combinador óptico permite longo alcance e grandes divisões, por exemplo, até 40 km e 1024 divisões, que serão ainda mais expandidas. A alta capacidade a montante e a jusante habilitada pelo combinador óptico revelado inclui até 10G DS/1G US, e tanto quanto 40G DS/10G US.[044] The disclosed optical combiner can preferably eliminate the OBI, which forms an OBI-free system. The optical combiner allows long range and large divisions, for example up to 40 km and 1024 divisions, which will be further expanded. The high upstream and downstream capacity enabled by the revealed optical combiner includes up to 10G DS/1G US, and as much as 40G DS/10G US.
[045] Em modalidades, o combinador óptico revelado previne a interferência em instalações de RFOG no combinador ao invés de prevenir a interferência com o uso de medição tomada na ONU em que tentativas anteriores falharam ou se provaram como de custo proibido.[045] In embodiments, the disclosed optical combiner prevents interference with RFOG installations in the combiner rather than preventing interference with the use of measurement taken at the ONU in which previous attempts failed or proved to be cost prohibitive.
[046] As arquiteturas de RFoG tradicionais têm um orçamento de potência fixo. Isso significa que conforme o comprimento de fibra entre a central de serviços e as ONUs aumenta, uma quantidade menor de divisões pode ser usada, conforme pode ser visto na Figura 3, em que a linha curvada inferior representa a arquitetura existente e a linha curvada superior representa a arquitetura ativa revelada no presente documento. De modo recíproco, quanto mais divisões forem desejadas, menor o comprimento de fibra pode ser instalado. A arquitetura ativa revelada, entretanto, permite comprimento de fibra de até aproximadamente 40 km independentemente de uma quantidade de divisões usadas, o que significa que a arquitetura ativa revelada permite comprimentos de fibra de 40 km ou mais junto com uma grande quantidade de divisões, por exemplo, 1024, que, desse modo avança a topologia FTTP e desenvolvimento.[046] Traditional RFoG architectures have a fixed power budget. This means that as the fiber length between the service center and the ONUs increases, a smaller number of splits can be used, as can be seen in Figure 3, where the lower curved line represents the existing architecture and the upper curved line represents the active architecture disclosed in this document. Conversely, the more divisions desired, the shorter the length of fiber can be installed. The disclosed active architecture, however, allows fiber lengths of up to approximately 40 km regardless of a number of splits used, which means that the disclosed active architecture allows fiber lengths of 40 km or more along with a large number of splits, e.g. example, 1024, which thereby advances FTTP topology and development.
[047] O custo geral da arquitetura de separador ativo mostrada na Figura 2 é similar àquele de uma solução de RFoG tradicional. O custo dos blocos de ganho de EDFA de separador ativo e os componentes de WDM e de detector na arquitetura ativa é deslocado pela eliminação da engrenagem de central de serviços como receptores, EDFAs de alta potência e combinadores. Uma redução de custo das ONUs que podem operar com potência de saída inferior sustenta adicionalmente a arquitetura de separador ativo. As vantagens adicionais da arquitetura de separador ativo podem incluir uma redução na contagem de fibra que sai da central de serviços, que pode ter um grande impacto no custo do sistema, também como uma opção para usar 1310 nm de ONUs inversas enquanto permanecer dentro de um orçamento de perda de SNR típico, o que pode reduzir ainda mais os custos. Também, o sistema mostrado na Figura 2 exibe largura de banda aumentada em relação ao que arquiteturas de RFOG existentes têm capacidade para fornecer, o que evita limites nos tamanhos de grupo de serviço e necessidades concomitantes para mais portas de retorno de CMTS. Finalmente, ao contrário das técnicas de mitigação de OBI em arquiteturas de RFoG existentes, o sistema mostrado na Figura 2 não necessita de ópticas resfriadas ou controladas por temperatura e enlaces de comunicação bidirecional que necessitam de inteligência de ONU adicional.[047] The overall cost of the active separator architecture shown in Figure 2 is similar to that of a traditional RFoG solution. The cost of the active separator EDFA gain blocks and the WDM and detector components in the active architecture is displaced by eliminating service desk gear such as receivers, high-power EDFAs, and combiners. A cost reduction of ONUs that can operate at lower output power additionally supports the active separator architecture. Additional advantages of the active splitter architecture can include a reduction in the fiber count leaving the service center, which can have a large impact on system cost, as well as an option to use 1310 nm reverse ONUs while remaining within a typical SNR loss budget, which can further reduce costs. Also, the system shown in Figure 2 exhibits increased bandwidth over what existing RFOG architectures are capable of providing, which avoids limits on service group sizes and concomitant needs for more CMTS return ports. Finally, unlike OBI mitigation techniques in existing RFoG architectures, the system shown in Figure 2 does not require cooled or temperature-controlled optics and bidirectional communication links that require additional ONU intelligence.
[048] Cada um desses fatores fornece uma vantagem de custo adicional de uma solução de separador ativo sobre arquiteturas de RFoG existentes. O espaço e a potência necessários na central de serviços também são reduzidos; a solução de separador ativo necessita de uma porta de transmissão, uma porta de recebimento e um componente de WDM. As arquiteturas de RFoG existentes, por outro lado, necessitam de portas de transmissão, EDFAs de alta potência com múltiplas portas, 32 WDMs, 32 portas de recebimento, e um combinador de RF com 32 portas. As arquiteturas de RFoG existentes necessitam de ruído muito baixo, alto ganho e receptores de potência de saída com métodos de abafador implantados para superar a perda de potência e adição de ruído no combinador de RF. O sistema 100 mostrado na Figura 2, de modo recíproco, funciona com a potência de entrada normalmente na faixa de 0 a 3 dBm, pouco ganho é necessário, e necessita de 15 dB menos de saída de potência devido à ausência do combinador de RF antes do CMTS.[048] Each of these factors provides an additional cost advantage of an active separator solution over existing RFoG architectures. The space and power required in the service center are also reduced; the active separator solution requires a transmit port, a receive port, and a WDM component. Existing RFoG architectures, on the other hand, require transmit ports, high-power EDFAs with multiple ports, 32 WDMs, 32 receive ports, and a 32-port RF combiner. Existing RFoG architectures require very low noise, high gain, output power receivers with damper methods deployed to overcome power loss and noise addition in the RF combiner. The system 100 shown in Figure 2, reciprocally, operates with input power typically in the range of 0 to 3 dBm, little gain is required, and requires 15 dB less power output due to the absence of the RF combiner beforehand. of CMTS.
[049] De preferência, a unidade de combinador óptico revelada implanta uma abordagem de linha de transmissão para combinar múltiplos fotodetectores ópticos em um único receptor óptico. Isso pode ser conseguido em configurações unidirecional e bidirecional. Um sistema unidirecional não fornece sinais de comunicação de controle a partir de um separador óptico ativo a uma ONU, isto é, os sinais de comunicação de controle passam apenas de uma ONU para um separador ativo. Dessa forma, em um sistema unidirecional, um separador óptico ativo simplesmente aceita um nível de saída a partir de uma ONU e opera com aquele nível de saída. Um sistema bidirecional passa sinais de controle de um separador óptico ativo para ONUs que instruem os mesmos a ajustar sua potência de saída; esse tipo de sistema permite a equalização precisa dos níveis de entrada ao separador óptico ativo a partir de cada ONU.[049] Preferably, the disclosed optical combiner unit deploys a transmission line approach to combine multiple optical photodetectors into a single optical receiver. This can be achieved in unidirectional and bidirectional configurations. A unidirectional system does not provide control communication signals from an active optical separator to an ONU, that is, control communication signals pass only from an ONU to an active separator. Thus, in a unidirectional system, an active optical separator simply accepts an output level from an ONU and operates at that output level. A bidirectional system passes control signals from an active optical separator to ONUs that instruct them to adjust their output power; This type of system allows precise equalization of input levels to the active optical separator from each ONU.
[050] Alguns sistemas ativos de separador/combinador podem incluir, de preferência, redundância quando os separadores ópticos ativos comutarem sua potência de laser de retorno (o laser de retorno que porta as informações combinadas das ONUs conectadas ao mesmo) entre um estado de alta e de baixa potência ou opera esse laser em modo de CW. Nesse caso, uma central de serviços a montante ou separador óptico ativo pode detectar facilmente a perda de potência em uma porta de entrada e permite que uma segunda porta de entrada conectada a outra rota de fibra receba as informações; na trajetória frontal, a outra rota de fibra também seria ativada nesse caso devido ao fato de geralmente a luz frontal e inversa compartilharem a mesma fibra. Também, alguns sistemas ativos de separador/combinador podem incluir um laser inverso no separador óptico ativo que ajusta sua saída de potência como uma função da quantidade de transmissor de ONUs para o separador óptico ativo e a fotocorrente recebida dessas ONUs. Ainda outros sistemas ativos de separador/combinador podem ter um fator de ganho e potência de laser inverso do separador óptico ativo definida a um valor fixo.[050] Some active separator/combiner systems may preferably include redundancy when the active optical separators switch their return laser power (the return laser that carries the combined information from the ONUs connected to it) between a high and low power or operate this laser in CW mode. In this case, an upstream service center or active optical splitter can easily detect power loss at one input port and allow a second input port connected to another fiber route to receive the information; in the forward path, the other fiber route would also be activated in this case due to the fact that generally the forward and reverse light share the same fiber. Also, some active separator/combiner systems may include an inverse laser in the active optical separator that adjusts its power output as a function of the amount of transmitter ONUs for the active optical separator and the photocurrent received from those ONUs. Still other active separator/combiner systems may have an active optical separator inverse laser power and gain factor set to a fixed value.
[051] De preferência, a unidade de combinador óptico revelada tem capacidade para configurar a sim mesma sob circunstâncias cambiantes. Ocorrem casos nos quais é necessário que os modems a cabo na ONU se comuniquem com o CMTS mesmo se não houver dados a serem transmitidos. Normalmente, entretanto, a ONU é desligada durante períodos quando não houver dados a serem transmitidos entre a ONU e o CMTS, e um modem a cabo pode demorar horas para receber ou enviar dados. Dessa forma, em algumas modalidades, a unidade de combinador revelada pode ser configurada para permanecer em comunicação com o CMTS. Pode ser necessário que os modems a cabo se comuniquem de volta ao CMTS uma vez a cada 30 segundos, ou algum outro intervalo apropriado.[051] Preferably, the disclosed optical combiner unit is capable of configuring itself under changing circumstances. There are cases in which it is necessary for cable modems in the ONU to communicate with the CMTS even if there is no data to be transmitted. Typically, however, the ONU is turned off during periods when there is no data to be transmitted between the ONU and the CMTS, and a cable modem can take hours to receive or send data. Thus, in some embodiments, the disclosed combiner unit may be configured to remain in communication with the CMTS. Cable modems may be required to communicate back to the CMTS once every 30 seconds, or some other appropriate interval.
[052] Em arquiteturas de RFoG tradicionais, as ONUs transmitem informações em disparos contínuos e em qualquer ponto no tempo uma ou mais ONUs pode ligar e começar a transmitir informações. Conforme exigido pelo relatório descritivo de DOCSIS, todas as ONUs são sondadas repetidamente com um intervalo de até 5 minutos, mas normalmente menos. Quando uma ONU é ligada, a potência óptica transmitida pela ONU se eleva de zero até a potência de saída nominal em um curto tempo. Como uma consequência, a potência óptica recebida pelo separador ativo daquela ONU vai através dessa mesma transição. A taxa de giro com a qual a ONU pode ligar é restringida pelo relatório descritivo de DOCSIS, mas a transição continua a ser relativamente abrupta, relembrando uma função de etapa. Como é bem conhecido a partir da teoria de sinal, uma função de etapa tem um espectro de frequência que contém energia significativa nas frequências baixas, sendo que a energia cai enquanto a frequência se eleva. Se fosse permitido que a energia de baixa frequência fosse retransmitida desimpedida pelo laser de separador ativo quando retransmitir sinais, então, o sinal pode ultrapassar prontamente o laser e causar recorte a laser. Para evitar tal recorte, diversas abordagens podem ser utilizadas.[052] In traditional RFoG architectures, ONUs transmit information in continuous bursts and at any point in time one or more ONUs can turn on and begin transmitting information. As required by the DOCSIS descriptive report, all ONUs are probed repeatedly at intervals of up to 5 minutes, but typically less. When an ONU is turned on, the optical power transmitted by the ONU rises from zero to the rated output power in a short time. As a consequence, the optical power received by the active separator of that ONU goes through this same transition. The rate of turnover at which the ONU can switch is restricted by the DOCSIS descriptive report, but the transition continues to be relatively abrupt, resembling a step function. As is well known from signal theory, a step function has a frequency spectrum that contains significant energy at low frequencies, with the energy falling as the frequency rises. If low frequency energy were allowed to be retransmitted unimpeded by the active splitter laser when retransmitting signals, then the signal could readily bypass the laser and cause laser clipping. To avoid such a cut-off, several approaches can be used.
[053] Primeiro, um filtro de alta passagem íngreme pode ser implantado após os detectores do separador ativo, o que garante que sinais de baixa frequência induzidos nos fotodetectores a partir das ONUs que ligam e desligam não ultrapassam o laser usado para retransmissão. Tal filtro de alta passagem deve ser construído para que o mesmo apresente baixa impedância aos fotodetectores para baixas frequências, de modo que os fotodetectores não vejam uma flutuação de inclinação significativa quando as ONUs estiverem em ciclo de ligadas e desligadas. Por exemplo, se um capacitor acoplado fosse usado como o primeiro elemento em um filtro que apresenta alta impedância aos fotodetectores, então, uma ONU que liga pode resultar em uma flutuação de inclinação significativa dos fotodetectores; tal filtro, de preferência, não deve ser usado. Nesse contexto, uma flutuação de inclinação significativa seria uma flutuação de mais de 10%. De preferência, o filtro de alta passagem é configurado para limitar flutuações a níveis bem abaixo dessa Figura, por exemplo 5% ou mesmo 2%. Também, se o laser de retransmissão for usado em modo de disparo contínuo, então, a taxa de giro do laser de retransmissão deve ser limitada, de preferência, o mesmo for ligado, de modo a limitar a quantidade de espectro de baixa frequência nos fotodetectores de unidades precedentes de separador ativo.[053] First, a steep high-pass filter can be deployed after the active separator detectors, which ensures that low-frequency signals induced in the photodetectors from the ONUs that turn on and off do not bypass the laser used for relay. Such a high-pass filter must be constructed so that it presents low impedance to the photodetectors for low frequencies, so that the photodetectors do not see a significant slope fluctuation when the ONUs are cycling on and off. For example, if a coupled capacitor were used as the first element in a filter that presents high impedance to the photodetectors, then an ONU turning on could result in a significant slope fluctuation of the photodetectors; such a filter should preferably not be used. In this context, a significant slope fluctuation would be a fluctuation of more than 10%. Preferably, the high pass filter is configured to limit fluctuations to levels well below this figure, for example 5% or even 2%. Also, if the relay laser is used in continuous firing mode, then the slew rate of the relay laser should be limited, preferably turned on, to limit the amount of low-frequency spectrum in the photodetectors. of previous active separator units.
[054] Conforme observado acima, as ONUs normalmente operam em modo de disparo contínuo e isso causa os problemas associados descritos há pouco. A operação em modo de disparo contínuo das ONUs é necessária em uma arquitetura de RFoG existente devido ao fato de, de outro modo, a probabilidade da ocorrência de OBI seria muito alta e o sistema geralmente não funcionaria. Com a arquitetura de separador ativo, entretanto, a OBI não pode ocorrer e o sinal para margem de ruído é muito mais alto que com RFoG. Por causa disso, uma segunda abordagem para reduzir recorte é operar ONUs em estado contínuo “ligado” com a arquitetura ativa descrita anteriormente. Para 32 ONUs que entregam sinais em um separador ativo, o ruído disparado e o ruído de laser se acumulam, mas o sinal para o orçamento de ruído é tão alto que o desempenho de SNR resultante continua a ser muito melhor em relação a sistemas de RFoG existentes. Como uma consequência, a arquitetura de separador ativo permite a operação de todas as ONUs conectadas ao mesmo tempo, dado que a arquitetura de separador ativo elimina a OBI.[054] As noted above, ONUs typically operate in continuous firing mode and this causes the associated problems just described. Continuous firing mode operation of ONUs is required in an existing RFoG architecture due to the fact that otherwise the probability of OBI occurring would be very high and the system would generally not function. With the active separator architecture, however, OBI cannot occur and the signal to noise margin is much higher than with RFoG. Because of this, a second approach to reducing clipping is to operate ONUs in a continuous “on” state with the active architecture described previously. For 32 ONUs delivering signals into an active separator, shot noise and laser noise accumulate, but the signal to noise budget is so high that the resulting SNR performance continues to be much better over RFoG systems. existing. As a consequence, the active separator architecture allows the operation of all connected ONUs at the same time, as the active separator architecture eliminates OBI.
[055] Uma terceira opção para aliviar o recorte a laser é permitir que as ONUs operem em modo de disparo contínuo, mas para detectar uma quantidade de potência fora da ONU e atenuar o sinal da ONU de modo a impedir o recorte. Em referência à Figura 4, com o uso de um sistema tradicional de RFoG 200, o CMTS 210 pode manter o nível de RF em uma porta de entrada de retorno constante. O sinal de retorno é gerado por um modem a cabo 220, fornecido a uma ONU 230 que inclui um transmissor óptico inverso e retransmitido por uma rede óptica 240 a um receptor 250 colocalizado com o CMTS que converte o sinal óptico de volta para um sinal de RF e fornece esse ao CMTS 210. Deve ser entendido que a rede óptica 240 pode conter elementos ativos e passivos. Deve ser entendido também que a comunicação entre o modem a cabo 220 e o CMTS 210 é bidirecional, isto é, existem sinais de trajetória tanto “frontal” quanto “inversa”.[055] A third option to alleviate laser clipping is to allow the ONUs to operate in continuous firing mode, but to sense an amount of power outside the ONU and attenuate the signal from the ONU so as to prevent clipping. Referring to Figure 4, using a traditional RFoG system 200, the CMTS 210 can maintain the RF level at a constant feedback input port. The return signal is generated by a cable modem 220, supplied to an ONU 230 that includes an inverse optical transmitter, and relayed over an optical network 240 to a receiver 250 co-located with the CMTS that converts the optical signal back to a signal signal. RF and provides this to the CMTS 210. It should be understood that the optical network 240 may contain active and passive elements. It should also be understood that communication between the cable modem 220 and the CMTS 210 is bidirectional, that is, there are both “forward” and “reverse” trajectory signals.
[056] A trajetória de comunicação mostrada na Figura 4 pode ser usada para ajustar o nível de saída do modem a cabo 220. No caso, a perda do ONU 230 para o receptor 250 é alto, ou a perda do receptor 250 para o CMTS 210 é alta, então, o CMTS 210 ajustará o nível de saída do modem a cabo 220 a um nível alto a fim de obter um nível de entrada definido no CMTS ou um nível dentro de uma faixa predefinida no CMTS. Em sistemas de RFoG tradicionais, existe uma margem considerável no nível de entrada que a ONU pode lidar, para permitir esse ajuste. Entretanto, ainda é possível que o modem a cabo 220 ultrapasse a ONU 230, particularmente como uma quantidade de espectro usada pelo modem a cabo aumenta para sustentar futuras cargas de dados pesados. Quando a ONU 230 é sobre-expressada, então, o sinal de RF modulado no laser da ONU 230 se torna tão alto que o laser inverso na ONU 230 seja acionado no recorte, isto é, a potência de saída do laser varia tão baixo que o laser é desligado. Isso causa distorções de sinal severas e cria um amplo espectro de frequências que interfere na comunicação ao longo de todo esse espectro.[056] The communication path shown in Figure 4 can be used to adjust the output level of the cable modem 220. In case the loss from the ONU 230 to the receiver 250 is high, or the loss from the receiver 250 to the CMTS 210 is high, so the CMTS 210 will adjust the output level of the cable modem 220 to a high level in order to obtain an input level defined in the CMTS or a level within a predefined range in the CMTS. In traditional RFoG systems, there is considerable headroom in the input level that the ONU can handle, to allow for this adjustment. However, it is still possible for the cable modem 220 to exceed the ONU 230, particularly as the amount of spectrum used by the cable modem increases to support future heavy data loads. When the ONU 230 is over-expressed, then the modulated RF signal in the ONU 230 laser becomes so high that the inverse laser in the ONU 230 is triggered at the cutout, i.e., the laser output power varies so low that the laser is turned off. This causes severe signal distortions and creates a wide spectrum of frequencies that interfere with communication across the entire spectrum.
[057] A rede óptica tipicamente combina sinais provenientes de múltiplas ONUs, cada ONU está tipicamente em comunicação em outra faixa do espectro de frequência. A comunicação de todas essas ONUs é afetada pelo amplo espectro induzido pelas distorções mesmo que apenas uma ONU seja recortada. De preferência, esse problema é resolvido de tal modo que as outras ONUs não sejam afetadas, a ONU recortada é posta em um estado em que a mesma pode continuar a se comunicação, e o CMTS produz um aviso de que uma ONU não opera de modo ideal.[057] The optical network typically combines signals from multiple ONUs, each ONU is typically communicating in another band of the frequency spectrum. The communication of all these ONUs is affected by the wide spectrum induced by the distortions even if only one ONU is cut out. Preferably, this problem is resolved in such a way that the other ONUs are not affected, the cropped ONU is placed in a state where it can continue to communicate, and the CMTS produces a warning that a ONU does not operate in such a way. ideal.
[058] Uma variação na terceira opção descrita há pouco é para operar as ONUs em modo de disparo contínuo em que a ONU comuta entre um estado de baixa potência (por exemplo, -6 dBm) e um estado de alta potência (por exemplo, 0 dBm). Isso significa que o laser de ONU nunca desliga completamente, isto é, o laser sempre opera acima de seu limiar de laser, e pode ser sempre monitorado pelo separador ativo. A redução em potência de saída quando o mesmo não transmite sinais de RF reduz o disparo e o ruído de laser acumulado no separador ativo de modo que o sinal para o impacto de ruído é minimizado.[058] A variation on the third option just described is to operate the ONUs in continuous firing mode in which the ONU switches between a low power state (e.g. -6 dBm) and a high power state (e.g. 0 dBm). This means that the ONU laser never turns off completely, i.e. the laser always operates above its laser threshold, and can always be monitored by the active separator. The reduction in output power when it does not transmit RF signals reduces triggering and laser noise accumulated in the active separator so that the signal to noise impact is minimized.
[059] Em circunstâncias nas quais a unidade de combinador óptico gira para um estado de baixa potência ao invés de um estado completamente desligado, a corrente de fotodiodo e uma máx/mín pode ser rastreada para a corrente de fotodiodo ao longo de todas as portas do combinador, e, assim um microcontrolador pode ser usado no combinador óptico para rastrear continuamente o máx e o mín em um intervalo de tempo especificado. Por exemplo, se por dez minutos a corrente de fotodiodo máx for 0, então, o combinador óptico determina que o modem a cabo também não está conectado, tem um enlace óptico defeituoso, ou está defeituoso de outro modo. Opcionalmente, o combinador óptico ativo pode sinalizar a ausência de fotocorrente a uma central de serviços. O combinador óptico também tem capacidade para configurar a si mesmo se ou não o combinador óptico puder determinar se a luz recebida tem aumento súbito, como na operação de RFoG normal, ou CW (onda contínua) como com um transmissor inverso de nó. O combinador óptico tem capacidade para conhecer com o uso da sinalização a montante de CMTS imposta pela CMTS nos modems para analisar quais portas estão funcionando, quais portas estão silenciosas, quais portas de entrada são conectadas às ONUs, e quais portas de entrada são conectadas aos transmissores inversos de combinador óptico, em que as portas de combinador óptico podem ter um perfil de potência de saída diferente das ONUs no sentido de que a potência pode ser CW ou pode ser flutuante entre um estado de baixa e de alta potência ou pode portar informações embutidas na sinalização que indica a presença de um combinador óptico adicional entre a ONU e o combinador óptico.[059] In circumstances in which the optical combiner unit rotates to a low power state rather than a completely off state, the photodiode current and a max/min can be traced to the photodiode current across all ports of the combiner, and thus a microcontroller can be used in the optical combiner to continuously track the max and min in a specified time interval. For example, if for ten minutes the max photodiode current is 0, then the optical combiner determines that the cable modem is also not connected, has a faulty optical link, or is otherwise defective. Optionally, the active optical combiner can signal the absence of photocurrent to a service center. The optical combiner also has the ability to configure itself whether or not the optical combiner can determine whether the incoming light is burst, as in normal RFoG operation, or CW (continuous wave) as with a node inverse transmitter. The optical combiner has the ability to use CMTS upstream signaling imposed by CMTS on modems to analyze which ports are working, which ports are silent, which input ports are connected to ONUs, and which input ports are connected to optical combiner inverse transmitters, where the optical combiner ports may have a different output power profile than the ONUs in that the power may be CW or may be fluctuating between a low and high power state or may carry information embedded in signage indicating the presence of an additional optical combiner between the ONU and the optical combiner.
[060] Para separadores ativos em cascata, os lasers de retorno em separadores ativos em cascata podem ser operados de modo similar no modo de disparo contínuo convencional em que o laser desliga entre disparos contínuos, em modo de CW, ou em um modo de disparo contínuo que comuta entre um estado de alta e de baixa potência. Deve ser entendido também que a operação de CW de lasers inversos e/ou ONUs, ou a operação em modo de disparo contínuo com um nível baixo e um alto facilita ainda mais a determinação dos níveis de entrada ópticos nas portas de entrada a montante dos separadores ativos. Deve ser entendido também que, embora os dispositivos e métodos revelados no presente pedido que previnem ou, de outro modo, reduzem o recorte por um laser que opera em modo de disparo contínuo foram descritos no contexto de uma ONU, os dispositivos e métodos usados para prevenir o recorte por um laser em uma ONU são aplicáveis igualmente para prevenir o recorte por um laser em um separador ativo conforme revelado anteriormente.[060] For active cascade separators, the feedback lasers in active cascade separators can be operated similarly in conventional continuous firing mode in which the laser turns off between continuous firings, in CW mode, or in a trigger mode continuous switch that switches between a high and low power state. It should also be understood that CW operation of inverse lasers and/or ONUs, or continuous firing mode operation with a low and a high level further facilitates the determination of optical input levels at the input ports upstream of the separators. active. It should also be understood that although the devices and methods disclosed in the present application that prevent or otherwise reduce clipping by a laser operating in continuous firing mode have been described in the context of a ONU, the devices and methods used to preventing clipping by a laser in an ONU are equally applicable to preventing clipping by a laser in an active separator as previously disclosed.
[061] A Figura 5 mostra um sistema que mitiga o recorte a laser que pode resultar de outro modo de comunicações em modo de disparo contínuo a partir de uma ONU. Especificamente, uma ONU 300 pode incluir um detector de rms de RF 310, um microcontrolador 320 e um algoritmo para ajustar um atenuador 330 na ONU como um resultado da potência detectada no detector de rms de RF 310. A trajetória inversa a partir da ONU 300 pode ser operada em modo de disparo contínuo; quando um sinal de RF for apresentado à entrada 340, então, o laser da ONU 350 é ligado pelo circuito inclinado 360. Isso pode ser conseguido ou por um detector de RF adicional (não mostrado na Figura) no circuito de entrada que liga diretamente o circuito inclinado (seta tracejada) ou pelo detector de RF 310 e o microcontrolador 320 que ligam a inclinação e que definem o nível de inclinação. Quando um disparo contínuo ocorrer, o detector de RF 310 mede um nível de potência e fornece esse ao microcontrolador 320. O microcontrolador também está ciente da corrente de operação do laser 350 conforme definido pelo circuito inclinado 360. Dessa forma, o microcontrolador 320 pode computar se o sinal de nível de RF é grande o bastante para induzir o recorte do laser inverso. Se nenhum recorte ocorrer, nenhuma ação adicional precisa ser tomada e a ONU 300 pode reter um valor de atenuação de RF nominal. Se, nesse momento, a ONU não estiver em um valor de atenuação de RF nominal, o procedimento é mais complicado, isso será discutido posteriormente no relatório descritivo.[061] Figure 5 shows a system that mitigates laser clipping that may result from otherwise continuous firing mode communications from an ONU. Specifically, an ONU 300 may include an RF rms detector 310, a microcontroller 320, and an algorithm for adjusting an attenuator 330 in the ONU as a result of power detected in the RF rms detector 310. The reverse trajectory from the ONU 300 can be operated in continuous shooting mode; When an RF signal is presented to input 340, then the ONU laser 350 is turned on by tilt circuit 360. This can be accomplished either by an additional RF detector (not shown in Figure) in the input circuit that directly turns on the tilt circuit (dashed arrow) or by the RF detector 310 and the microcontroller 320 that turn on the tilt and set the tilt level. When a continuous trigger occurs, the RF detector 310 measures a power level and provides this to the microcontroller 320. The microcontroller is also aware of the operating current of the laser 350 as defined by the slope circuit 360. In this way, the microcontroller 320 can compute whether the RF level signal is large enough to induce inverse laser clipping. If no clipping occurs, no further action needs to be taken and the ONU 300 can retain a nominal RF attenuation value. If at this time the ONU is not at a nominal RF attenuation value, the procedure is more complicated, this will be discussed later in the specification.
[062] Se o recorte ocorrer, o microcontrolador 320 armazena o evento. Se uma quantidade especificada de eventos de recorte tiver sido contada dentro de um intervalo de tempo especificado, então, o microcontrolador 320 determina que a ONU 300 tem degradação de desempenho significativa devido ao recorte, e também desabilita significativamente outras ONUs no sistema. Nesse caso, o microcontrolador 320 computa o quanto a atenuação de RF precisa ser aumentada para eliminar o recorte com o uso de medições de potência de RF que foram registradas anteriormente. O microcontrolador 320, então, aumenta a atenuação de RF a um novo valor de modo que o laser 350 seja modulado de modo mais forte que o normal (com mais índice de modulação que o valor nominal), mas continua abaixo do recorte. O microcontrolador 320 também pode aumentar de modo opcional a configuração da inclinação de laser para fornecer mais tolerância para modulação de laser.[062] If clipping occurs, the microcontroller 320 stores the event. If a specified number of clipping events have been counted within a specified time interval, then the microcontroller 320 determines that the ONU 300 has significant performance degradation due to the clipping, and also significantly disables other ONUs in the system. In this case, the microcontroller 320 computes how much the RF attenuation needs to be increased to eliminate clipping using RF power measurements that were previously recorded. The microcontroller 320 then increases the RF attenuation to a new value so that the laser 350 is modulated more strongly than normal (with more modulation index than the nominal value), but remains below the cutoff. The microcontroller 320 can also optionally increase the laser slope setting to provide more tolerance for laser modulation.
[063] Devido ao fato da atenuação do sinal a partir da ONU 300 ter sido aumentada, o nível de RF conforme visto pelo CMTS na extremidade das quedas de enlace. O CMTS, então, tentará instruir o modem a cabo a aumentar o nível de saída para restaurar o nível de entrada desejado para o CMTS. Isso pode resultar em um dos dois cenários. Primeiro, o modem a cabo pode não ter capacidade para aumentar ainda mais o nível de saída e o CMTS listará o modem a cabo como uma unidade com problema que não tem capacidade para obter o nível de entrada desejado para o CMTS. Isso não significa que o CMTS não possa mais receber sinais a partir do modem a cabo, já que o CMTS tem uma ampla faixa de entrada para aceitar sinais. A partir disso, a trajetória inversa geralmente continuará a funcionar enquanto a mesma teria sido severamente debilitada caso o problema de recorte não tivesse sido resolvido. Em segundo lugar, o modem a cabo pode ter mais tolerância, em cujo caso o CMTS instruirá o mesmo a aumentar seu nível de saída e restaurar o nível de entrada de CMTS ao valor desejado. Como uma consequência, o laser inverso será acionado no recorte novamente e o microcontrolador de ONU aumentará ainda mais a atenuação de RF. Esse ciclo continuará até que o modem a cabo tenha alcançado sua capacidade de saída máxima e, então, o sistema está de volta ao primeiro cenário.[063] Due to the fact that the signal attenuation from the ONU 300 has been increased, the RF level as seen by the CMTS at the end of the link drops. The CMTS will then attempt to instruct the cable modem to increase the output level to restore the desired input level to the CMTS. This can result in one of two scenarios. First, the cable modem may not have the capacity to increase the output level further and the CMTS will list the cable modem as a problem unit that does not have the capacity to obtain the desired input level to the CMTS. This does not mean that the CMTS can no longer receive signals from the cable modem, as the CMTS has a wide input range to accept signals. Thereafter, the reverse trajectory will generally continue to function while it would have been severely weakened if the clipping problem had not been resolved. Second, the cable modem may have more tolerance, in which case the CMTS will instruct it to increase its output level and restore the CMTS input level to the desired value. As a consequence, the reverse laser will be driven into the cutout again and the ONU microcontroller will further increase the RF attenuation. This cycle will continue until the cable modem has reached its maximum output capacity, and then the system is back to the first scenario.
[064] O sistema mostrado na Figura 5 fornece proteção contra o recorte por ONUs, e também faz com que o CMTS esteja ciente de modems ou ONUs com problema. Conforme foi observado anteriormente, a causa fundamental do problema foi que a perda da ONU para o CMTS foi grande demais, devido a, por exemplo, a uma má conexão de fibra na rede óptica da ONU para o receptor. Esse problema é sinalizado e, eventualmente, será resolvido. Quando o problema for resolvido, entretanto, o nível de entrada de CMTS aumenta além do nível de entrada de CMTS preferencial e, então, o CMTS direcionará o modem a cabo para reduzir o nível de saída. Se a ONU não estiver no valor de atenuação nominal e perceber que o índice de modulação real está em o abaixo do nível nominal, então, isso pode ser reconhecido como diferente do “novo valor” anterior para ONUs que foram sobre-expressadas, esse foi definido deliberadamente acima do índice de modulação nominal. Isso implica que o problema no sistema foi resolvido e o microcontrolador pode reduzir a atenuação até o valor nominal, gradativamente ou em uma etapa. Dessa forma, essa técnica se recupera automaticamente do estado em que a mesma protege a ONU de recorte com atenuação crescente à atenuação nominal uma vez que o sistema tenha sido consertado.[064] The system shown in Figure 5 provides protection against clipping by ONUs, and also makes the CMTS aware of problem modems or ONUs. As noted previously, the root cause of the problem was that the loss from the ONU to the CMTS was too great, due to, for example, a poor fiber connection in the optical network from the ONU to the receiver. This issue is flagged and will eventually be resolved. When the problem is resolved, however, the CMTS input level increases beyond the preferred CMTS input level, and the CMTS then directs the cable modem to reduce the output level. If the ONU is not at the nominal attenuation value and you notice that the actual modulation index is o below the nominal level, then this can be recognized as different from the previous “new value” for ONUs that were over-expressed, this was deliberately set above the nominal modulation index. This implies that the problem in the system has been resolved and the microcontroller can reduce the attenuation to the nominal value, gradually or in one step. In this way, this technique automatically recovers from the state in which it protects the ONU from clipping with increasing attenuation to the nominal attenuation once the system has been repaired.
[065] Conforme indicado anteriormente, uma ONU toma tempo para ligar após um disparo contínuo ter sido detectado. Por exemplo, o relatório descritivo de RFoG indica que o tempo de ligamento de uma ONU deve estar entre 100ns e 1000ns (isto é 1µs). Um tempo de ligamento que é rápido demais cria, de modo indesejado, uma um ruído de baixa frequência muito alto, que diminui conforme a frequência aumenta. Infelizmente, devido ao fato desse ruído se estender a cerca de 50MHz ou além, a maior parte dos sinais instaláveis atualmente a montante são propagados dentro da faixa de frequência que é afetada pelo ruído devido a um tempo de ligamento abrupto. Exacerbando a degradação de sinal está o fato de que o ruído tem picos, em que o disparo contínuo de ruído instantâneo pode ser muito mais alto que o que é visto normalmente em um analisador de espectro com largura de banda de vídeo moderada.[065] As previously indicated, an ONU takes time to turn on after a continuous shot has been detected. For example, the RFoG descriptive report indicates that the turn-on time of an ONU should be between 100ns and 1000ns (i.e. 1µs). A turn-on time that is too fast undesirably creates a very high low-frequency noise, which decreases as the frequency increases. Unfortunately, because this noise extends to about 50MHz or beyond, most currently upstream installable signals propagate within the frequency range that is affected by noise due to abrupt turn-on time. Exacerbating signal degradation is the fact that noise is spikey, where the continuous shot of instantaneous noise can be much louder than what is typically seen on a spectrum analyzer with moderate video bandwidth.
[066] A Figura 6 geralmente ilustra uma arquitetura a montante de ONU 400 em que um detector de RF 410 detecta se um sinal de RF está presente em sua entrada 420. Se for detectado um sinal, o detector de RF 410 passa o sinal até um amplificador 450 e também sinaliza um módulo de controle de inclinação de laser 430 para ligar no momento t0 um laser 440, que tem um tempo de ligamento 460. O amplificador 450 amplifica o sinal de RF que é atravessado pelo circuito de detecção de RF 410. O sinal amplificado aciona o laser 440. A saída do laser é propagada a partir da ONU em uma fibra 470. Por simplicidade, a arquitetura de recebimento de ONU a jusante não é mostrada na Figura 6. O tempo de ligamento 460 do laser tem um efeito profundo no espectro produzido pelo evento de ligamento.[066] Figure 6 generally illustrates an upstream architecture of ONU 400 in which an RF detector 410 detects whether an RF signal is present at its input 420. If a signal is detected, the RF detector 410 passes the signal to an amplifier 450 and also signals a laser tilt control module 430 to turn on at time t0 a laser 440, which has an on time 460. The amplifier 450 amplifies the RF signal that is passed through the RF detection circuit 410 The amplified signal drives the laser 440. The laser output is propagated from the ONU on a fiber 470. For simplicity, the downstream ONU receiving architecture is not shown in Figure 6. The laser turn-on time 460 has a profound effect on the spectrum produced by the ligation event.
[067] As Figuras 7 e 8 mostram os espectros estimados para um tempo de elevação de 100 ns e 1 µß, respectivamente, para um sinal típico em 40 MHz. Por um tempo de elevação curto, o ruído devido ao ligamento da ONU é da mesma ordem de magnitude que o sinal pretendido. Com um ligamento de laser mais lento, esse efeito pode ser mitigado.[067] Figures 7 and 8 show the estimated spectra for a rise time of 100 ns and 1 µß, respectively, for a typical signal at 40 MHz. For a short rise time, the noise due to the ONU connection is of the same order of magnitude as the intended signal. With a slower laser ligation, this effect can be mitigated.
[068] Se houver apenas uma ONU ligada em qualquer dado ponto no tempo, o efeito de ruído de baixa frequência devido ao ligamento da ONU é negligenciável, devido ao fato da carga de DOCSIS ser inserida após o laser ter ligado completamente. Entretanto, quando houver múltiplas ONUs que podem ser ligadas a qualquer dado momento, então, o ruído é frequentemente não negligenciável. Se houvesse uma primeira ONU ligada e uma segunda ONU ligasse enquanto a primeira estivesse transmitindo dados, então, os picos em alto ruído, descritos acima, estão presentes ao longo de uma ampla faixa do espectro de frequência do sinal a montante enquanto a primeira ONU estivesse transmitindo dados. Dependendo dos níveis relativos de RF dos sinais e da magnitude dos picos de ruído, o sinal pode passar por erros do tipo pré- ou mesmo pós- correção de erro frontal (FEC), quando medido no CMTS, por exemplo. O potencial para deliberar o ruído se torna mais e mais pronunciado conforme os números de ONUs que podem ser ligados aumenta como é provável de acontecer conforme as arquiteturas migram para o padrão DOCSIS 3.1. Embora esse problema tenha sempre existido, o mesmo só se torna aparente, como uma base para erro residual, quando a OBI e seus erros induzidos forem eliminados.[068] If there is only one ONU turned on at any given point in time, the effect of low frequency noise due to the ONU turning on is negligible, due to the fact that the DOCSIS load is inserted after the laser has completely turned on. However, when there are multiple ONUs that can be switched on at any given time, then the noise is often non-negligible. If there was a first ONU turned on and a second ONU turned on while the first one was transmitting data, then the high noise peaks described above are present over a wide range of the frequency spectrum of the upstream signal while the first ONU was on. transmitting data. Depending on the relative RF levels of the signals and the magnitude of the noise peaks, the signal may experience pre- or even post-forward error correction (FEC) type errors when measured in the CMTS, for example. The potential for deliberate noise becomes more and more pronounced as the numbers of ONUs that can be linked increases as is likely to happen as architectures migrate to the DOCSIS 3.1 standard. Although this problem has always existed, it only becomes apparent, as a basis for residual error, when the OBI and its induced errors are eliminated.
[069] Uma debilidade adicional é causada pela aplicação do sinal de RF antes do laser estar ligado completamente e ter se estabilizado. Especificamente, pode ocorrer uma debilidade, por exemplo, se o tempo de ligamento do laser for menor que o Preâmbulo de DOCSIS que pode ser aplicado antes do laser ter alcançado o estado estável. Tipicamente, o Preâmbulo de DOCSIS é enviado como um sinal de QPSK e pode ser frequentemente de 6 a 10 dB mais alto que o sinal regular de RF seguinte, dependendo das condições de sinal. Em tal instância, o laser será sobre-expressado enquanto continuar em um estado de baixa potência e passar por eventos de recorte muito grandes que possam causar picos no ruído ao longo de todo o espectro de RF do sinal a montante, e, assim, ocultar outros sinais que possam existir ao mesmo tempo. Conforme indicado anteriormente, embora esse efeito tenha sempre ocorrido, o mesmo só se torna observável com a eliminação da OBI, se seus erros induzidos por OBI presente.[069] An additional weakness is caused by applying the RF signal before the laser is completely turned on and has stabilized. Specifically, a weakness may occur, for example, if the laser on time is shorter than the DOCSIS Preamble that may be applied before the laser has reached steady state. Typically, the DOCSIS Preamble is sent as a QPSK signal and can often be 6 to 10 dB louder than the next regular RF signal, depending on signal conditions. In such an instance, the laser will be overexpressed while remaining in a low power state and experiencing very large clipping events that can cause spikes in the noise throughout the entire RF spectrum of the upstream signal, and thus obscure other signs that may exist at the same time. As previously indicated, although this effect has always occurred, it only becomes observable with the elimination of OBI, if its OBI-induced errors are present.
[070] A Figura 9 mostra uma inclinação, próxima da qual um laser é modulado com um sinal de onda de seno. Durante o tempo em que a inclinação de laser for insuficiente, o sinal de saída é recortado. Para um ligamento de laser mais lento, a duração do recorte é aumentada. Embora possa ser desejável reduzir picos de RF de baixa frequência que ocorrem ao longo do espectro de frequência a montante que tem um tempo de ligamento mais lento, o aumento no recorte descrito acima pode neutralizar o benefício do tempo de ligamento lento. São reveladas técnicas inovadoras que permitem um tempo de ligamento lento enquanto evitam artefatos de recorte.[070] Figure 9 shows an inclination, close to which a laser is modulated with a sine wave signal. During the time that the laser tilt is insufficient, the output signal is clipped. For a slower laser ligation, the clipping duration is increased. Although it may be desirable to reduce low-frequency RF spikes that occur along the upstream frequency spectrum that has a slower turn-on time, the increase in clipping described above may counteract the benefit of the slow turn-on time. Innovative techniques are revealed that allow for slow ligation time while avoiding clipping artifacts.
[071] Em referência à Figura 10, uma arquitetura a montante de ONU inovadora 500 inclui um detector de RF 510 que detecta se um sinal de RF está presente em sua entrada 520. Se for detectado um sinal, o detector de RF 510 passa o sinal até um amplificador 550 e também sinaliza um módulo de controle de inclinação de laser 530 para ligar no momento t0 um laser 540, que tem um tempo de ligamento 560. O módulo de controle de inclinação de laser 530 modula, de preferência, a inclinação do laser 540 para alcançar um ligamento completo do laser 540 por um tempo de ligamento 560 que é, de preferência, tão lento quanto possível, por exemplo, o tempo de ligamento mais lento permitido pelo padrão de RFoG ou, em algumas modalidades, ainda mais. Em algumas modalidades, o tempo de ligamento do laser 540 pode ser de até 500ns, 1µß ou mais. Isso pode reduzir muito o ruído de baixa frequência. O tempo de ligamento para o laser pode ser linear, conforme mostrado na Figura 10, ou pode implantar uma transição ao longo de qualquer outra curva desejada, como uma curva polinomial, uma curva exponencial, uma curva logarítmica ou qualquer outra resposta desejada.[071] Referring to Figure 10, an innovative ONU upstream architecture 500 includes an RF detector 510 that detects whether an RF signal is present at its input 520. If a signal is detected, the RF detector 510 passes the signal to an amplifier 550 and also signals a laser tilt control module 530 to turn on at time t0 a laser 540, which has an on time 560. The laser tilt control module 530 preferably modulates the tilt of the laser 540 to achieve a complete turn-on of the laser 540 for a turn-on time 560 that is preferably as slow as possible, e.g., the slowest turn-on time allowed by the RFoG standard or, in some embodiments, even longer . In some embodiments, the on time of the laser 540 may be up to 500ns, 1µß or more. This can greatly reduce low-frequency noise. The turn-on time for the laser can be linear, as shown in Figure 10, or it can deploy a transition along any other desired curve, such as a polynomial curve, an exponential curve, a logarithmic curve, or any other desired response.
[072] O amplificador 550 amplifica o sinal de RF que é atravessado pelo circuito de detecção de RF 510. O sinal amplificado aciona o laser 540. De preferência, quando amplificar o sinal de RF a partir do detector de RF 510, o módulo de controle de inclinação de laser 530 inclui um circuito que modula o ganho de amplificador para ser proporcional à inclinação de laser. Isso define efetivamente o ganho do amplificador 550 como proporcional ao ligamento de laser 560, e, desse modo, reduz ou até mesmo previne o sobredisparo e o recorte pelo laser 540. A saída do laser é, então, propagada a partir da ONU em uma fibra 570.[072] The amplifier 550 amplifies the RF signal that is passed through the RF detection circuit 510. The amplified signal drives the laser 540. Preferably, when amplifying the RF signal from the RF detector 510, the laser tilt control 530 includes a circuit that modulates amplifier gain to be proportional to laser tilt. This effectively sets the gain of the amplifier 550 as proportional to the laser link 560, and thereby reduces or even prevents overtriggering and clipping by the laser 540. The laser output is then propagated from the ONU in a fiber 570.
[073] A Figura 11 mostra a saída do laser 540 quando houver o uso do sistema da Figura 10. Conforme visto nessa Figura, quando houver o uso de um fator de ganho de RF proporcional à inclinação de laser, o recorte não ocorre mais. Entretanto, a variação no nível de RF durante o ligamento de laser pode causar, potencialmente, um problema no receptor de disparo contínuo que pode esperar um nível de RF aproximadamente constante durante o ligamento de laser. Para mitigar isso, em algumas modalidades, a inclinação de amplificador pode ser modulada para atrasar o sinal de RF ao laser, em relação ao tempo de ligamento do laser 540, e também pode aplicar um tempo constante mais rápido que o ligamento da potência óptica. Essa modalidade é ilustrada na Figura 12.[073] Figure 11 shows the output of the laser 540 when using the system in Figure 10. As seen in this Figure, when using an RF gain factor proportional to the laser inclination, clipping no longer occurs. However, variation in the RF level during laser turn-on can potentially cause a problem in the burst receiver that can expect an approximately constant RF level during laser turn-on. To mitigate this, in some embodiments, the amplifier slope may be modulated to delay the RF signal to the laser, relative to the laser on time 540, and may also apply a constant time faster than the optical power on time. This modality is illustrated in Figure 12.
[074] A Figura 13 mostra uma implantação de uma ONU que inclui um atraso no sinal de RF para o laser, em relação ao tempo de ligamento do laser, e também aplica um tempo constante mais rápido que o ligamento da potência óptica. Especificamente, uma arquitetura a montante de ONU inovadora 600 inclui um detector de RF 610 que detecta se um sinal de RF está presente em sua entrada 620. Se for detectado um sinal, o detector de RF 610 passa o sinal até um amplificador 650 e também sinaliza um módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 para ligar no momento t0 um laser 640, que tem um tempo de ligamento 660. O módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 modula, de preferência, a inclinação do laser 640 para alcançar um ligamento completo do laser 640 por um tempo de ligamento 660 que é, de preferência, tão lento quanto possível, por exemplo, o tempo de ligamento mais lento permitido pelo padrão de RFoG ou, em algumas modalidades, ainda mais. Em algumas modalidades, o tempo de ligamento do laser 640 pode ser de até 500ns, 1µß ou mais. Isso pode reduzir muito o ruído de baixa frequência. O tempo de ligamento para o laser pode ser linear, conforme mostrado na Figura 13, ou pode implantar uma transição ao longo de qualquer outra curva desejada, como uma curva polinomial, uma curva exponencial, uma curva logarítmica ou qualquer outra resposta desejada.[074] Figure 13 shows an implementation of an ONU that includes a delay in the RF signal to the laser, in relation to the laser turn-on time, and also applies a constant time faster than the optical power turn-on time. Specifically, an innovative ONU upstream architecture 600 includes an RF detector 610 that detects whether an RF signal is present at its input 620. If a signal is detected, the RF detector 610 passes the signal to an amplifier 650 and also signals a laser/amplifier tilt control module 630 to turn on at time t0 a laser 640, which has an on time 660. The laser/amplifier tilt control module 630 preferably modulates the tilt of the laser 640 to achieve a complete turn-on of the laser 640 for a turn-on time 660 that is preferably as slow as possible, e.g., the slowest turn-on time allowed by the RFoG standard or, in some embodiments, even longer. In some embodiments, the on time of the laser 640 can be up to 500ns, 1µß or more. This can greatly reduce low-frequency noise. The turn-on time for the laser can be linear, as shown in Figure 13, or it can deploy a transition along any other desired curve, such as a polynomial curve, an exponential curve, a logarithmic curve, or any other desired response.
[075] O amplificador 650 amplifica o sinal de RF que é atravessado pelo circuito de detecção de RF 610. O sinal amplificado aciona o laser 640. De preferência, quando amplificar o sinal de RF a partir do detector de RF 610, o módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 inclui um circuito que modula o ganho de amplificador para ser proporcional à inclinação de laser, mas com um atraso 680 em relação ao tempo ao qual o laser 640 começa ser ligado. De preferência, o tempo de elevação do ganho de amplificador é mais rápido que o tempo de elevação do ligamento de laser. Em algumas modalidades, o módulo de controle de inclinação de laser/amplificador 630 simplesmente liga o ganho de RF, isto é, o tempo de elevação tão curto quanto o amplificador permitir. A saída do laser é, então, propagada a partir da ONU em uma fibra 670.[075] The amplifier 650 amplifies the RF signal that is passed through the RF detection circuit 610. The amplified signal drives the laser 640. Preferably, when amplifying the RF signal from the RF detector 610, the laser/amplifier tilt control 630 includes a circuit that modulates the amplifier gain to be proportional to the laser tilt, but with a delay 680 relative to the time at which the laser 640 starts to turn on. Preferably, the amplifier gain rise time is faster than the laser link rise time. In some embodiments, the laser/amplifier tilt control module 630 simply turns on the RF gain, i.e., rise time as short as the amplifier allows. The laser output is then propagated from the ONU on a 670 fiber.
[076] Essa ONU mostrada na Figura 13 define efetivamente o ganho do amplificador 650 como proporcional ao ligamento de laser 660, e, desse modo, reduz, ou até mesmo, previne o sobredisparo e recorte pelo laser 640, enquanto ao mesmo tempo mitiga problemas causados por um receptor que espera um nível de RF quase constante durante o tempo em que o laser é ligado. A capacidade para reduzir ao mesmo tempo o tempo de ligamento do laser e para fornecer o ganho de RF para o laser em proporção ao tempo de ligamento do laser, mas atrasado em relação ao tempo de ligamento do laser está um recurso de que tem grande potencial em todas as aplicações e, sem perda de generalidade, essas técnicas podem ser usadas para qualquer aplicação análoga como DOCISIS 3.0 ou 3.1.[076] This ONU shown in Figure 13 effectively sets the gain of the amplifier 650 as proportional to the laser linkage 660, and thereby reduces, or even prevents, overtriggering and clipping by the laser 640, while at the same time mitigating problems caused by a receiver expecting a nearly constant RF level during the time the laser is turned on. The ability to simultaneously reduce laser on time and provide RF gain to the laser in proportion to the laser on time but delayed relative to the laser on time is a feature that has great potential. in all applications and, without loss of generality, these techniques can be used for any analogous application such as DOCISIS 3.0 or 3.1.
[077] Uma das (ou ambas) as arquiteturas mostradas nas Figuras 10 e 13 podem ser usadas junto com a arquitetura mostrada na Figura 2 de modo a melhorar ainda mais a velocidade e estabilidade dos sistemas de HFC. Esses podem ser usados adicionalmente com a redução de recorte a longo prazo discutida na revelação anterior para reduzir os efeitos de recorte tanto a longo prazo quanto a curto prazo no sistema. DETECÇÃO DE DISPARO CONTÍNUO[077] One of (or both) the architectures shown in Figures 10 and 13 can be used together with the architecture shown in Figure 2 in order to further improve the speed and stability of HFC systems. These can be used in addition to the long-term clipping reduction discussed in the previous disclosure to reduce both long-term and short-term clipping effects on the system. CONTINUOUS SHOOTING DETECTION
[078] Conforme indicado anteriormente, as transmissões a montante operam tipicamente em modo de disparo contínuo (BM), em que as ONUs energizam um transmissor, por exemplo, um laser, apenas durante intervalos de tempo em que as informações tiverem que ser transmitidos ao longo da trajetória a montante. Um sistema em modo de disparo contínuo geralmente fornece um ambiente de ruído mais baixo e, assim, permite SNR melhor, e no caso do transmissor ser um dispositivo óptico, o uso do modo de disparo contínuo tende a reduzir a Interferência de Batida Óptica (OBI). Dessa forma, em algumas modalidades preferenciais do sistema de combinador óptico revelado anteriormente revelado nesse relatório descritivo, em que a OBI deve ser suprimida, tais combinadores ópticos são operados, de preferência, em modo de disparo contínuo.[078] As previously indicated, upstream transmissions typically operate in continuous firing (BM) mode, in which the ONUs energize a transmitter, for example a laser, only during intervals of time when information must be transmitted to the along the upstream trajectory. A system in continuous shooting mode generally provides a lower noise environment and thus allows better SNR, and in the case of the transmitter being an optical device, the use of continuous shooting mode tends to reduce Optical Beat Interference (OBI ). Thus, in some preferred embodiments of the previously disclosed optical combiner system disclosed in this specification, in which the OBI must be suppressed, such optical combiners are preferably operated in continuous firing mode.
[079] Também conforme indicado anteriormente, as arquiteturas de RFoG que usam o modo de disparo contínuo detectam o nível de RF na ONU, ligando o laser da ONU quando um sinal de RF for detectado e desligando o laser quando o sinal de RF não estiver presente. Esse procedimento é referido como “detecção de RF”. Em um combinador óptico, as entradas de luz ópticas que vêm das ONUs são todas detectadas e as saídas do detector são coletadas. Se a detecção de RF for usada com um combinador óptico, um comparador de RF seria aplicado à saída da saída de RF combinada. Se o nível de RF saída dos detectores de RF combinados fosse mais alto que o comparador aplicado, então, o laser óptico no combinador óptico seria desativado.[079] Also as previously indicated, RFoG architectures that use continuous firing mode detect the RF level at the ONU, turning on the ONU laser when an RF signal is detected and turning off the laser when the RF signal is not detected. gift. This procedure is referred to as “RF detection”. In an optical combiner, the optical light inputs coming from the ONUs are all detected and the detector outputs are collected. If RF detection is used with an optical combiner, an RF comparator would be applied to the output of the combined RF output. If the RF level output from the combined RF detectors was higher than the applied comparator, then the optical laser in the optical combiner would be disabled.
[080] Entretanto, tal detecção pode passar por dificuldades devido ao fato da entrada do nível de RF poder ser muito pequena. Por exemplo, uma pequena fatia de um sinal de D3.1 pode ser produzida por qualquer ONU única, a partir disso, o índice de modulação da ONU seria baixo, o que resulta em um baixo nível de RF no combinador óptico. Também, a potência de entrada óptica ao combinador óptico a partir de uma da ONU pode ser baixa; com uma faia de entrada óptica que atinge até 12 dB, o nível de RF após a detecção pode variar em 24 dB. Como resultado, o nível de RF a partir de um fotodiodo pode continuar a ser tão baixo que o nível de RF que deve ser detectado seria mais baixo que o comparador, mesmo se o nível de RF fosse alto em relação ao Índice de Modulação Óptica do laser de ONU que gerou o sinal de RF. Em modalidades de ONU, o nível de RF pode ser ligado após a saída óptica ser ligada, ou enquanto a saída óptica estiver sendo ligada, de modo que a detecção de um nível de RF no combinador óptico revelado seja atrasada. Além disso, a detecção também pode ser lenta, devido ao fato de depender do circuito comparador.[080] However, such detection may experience difficulties due to the fact that the input RF level may be very small. For example, a small slice of a D3.1 signal can be produced by any single ONU, hence the modulation index of the ONU would be low, which results in a low RF level in the optical combiner. Also, the optical input power to the optical combiner from a ONU may be low; With an optical input range reaching up to 12 dB, the RF level upon detection can vary by 24 dB. As a result, the RF level from a photodiode may continue to be so low that the RF level that should be detected would be lower than the comparator, even if the RF level were high relative to the Optical Modulation Index of the photodiode. ONU laser that generated the RF signal. In ONU embodiments, the RF level may be turned on after the optical output is turned on, or while the optical output is being turned on, so that detection of an RF level in the revealed optical combiner is delayed. Furthermore, detection can also be slow due to the fact that it depends on the comparator circuit.
[081] Uma alternativa para usar a detecção de disparo contínuo nas unidades de combinador óptico em cascata reveladas no presente pedido seria para manter a transmissão de luz a montante a todo o tempo, independentemente dos sinais serem fornecidos ao combinador óptico ou não, isto é, um “sempre no combinador óptico”. Embora isso possa garantir que o combinador óptico retransmita de modo transparente as informações a montante, isso resultaria em uma entrada de luz constante em todas as portas em um dispositivo de combinador óptico a montante ou um receptor com múltiplas portas. A entrada de luz total nas portas, dessa forma, pode levar a um somatório de ruído disparado de todas as portas, o que degrada o desempenho de SNR do sistema total. Por esse motivo, em modalidades preferenciais, a unidade de combinador óptico transmite luz a montante apenas quando um sinal de RF tiver sido recebido e tiver que ser enviado.[081] An alternative to using continuous shot detection in the cascaded optical combiner units disclosed in the present application would be to maintain upstream light transmission at all times, regardless of whether signals are supplied to the optical combiner or not, i.e. , an “always on optical combiner”. While this may ensure that the optical combiner transparently retransmits upstream information, it would result in constant light input to all ports in an upstream optical combiner device or multiport receiver. Full light entering the ports in this way can lead to a sum of noise triggered from all ports, which degrades the SNR performance of the total system. Therefore, in preferred embodiments, the optical combiner unit transmits light upstream only when an RF signal has been received and is to be sent.
[082] É revelado no presente documento um método inovador de detecção de disparo contínuo que é rápido, simples, estável e robusto, que, assim, permite múltiplas novas arquiteturas. Especificamente, conforme amplamente declarado, o sistema combinador óptico revelado pode monitorar a corrente óptica de cada fotodiodo também como a corrente de soma de todos os fotodiodos. Se qualquer um dos fotodiodos registra uma corrente de foto, ou alternativamente uma corrente acima de um certo valor mínimo, o laser de retransmissão é automaticamente ligado. A geração de corrente de fotodiodo é instantânea e, de modo benéfico é um valor de CC que é mais fácil de comparar. Conforme as velocidades das redes de interconexão aumentam ao longo do tempo, tais circuitos de detecção óptica se tornarão mais úteis.[082] Disclosed herein is an innovative continuous shot detection method that is fast, simple, stable and robust, which thus allows for multiple new architectures. Specifically, as widely stated, the disclosed optical combiner system can monitor the optical current of each photodiode as well as the sum current of all photodiodes. If any of the photodiodes register a photo current, or alternatively a current above a certain minimum value, the relay laser is automatically switched on. Photodiode current generation is instantaneous and beneficially it is a DC value that is easier to compare. As interconnection network speeds increase over time, such optical detection circuits will become more useful.
[083] Tal detector de Modo de Disparo Contínuo Óptico (OBM) promove confiabilidade e pode ter as seguintes vantagens: (1) no caso de múltiplos combinadores ópticos conectados em série de modo linear conforme revelado no presente pedido, a redução substancial no ruído disparado de adição é alcançada em relação a uma solução “sempre ligada”; (2) no caso da transmissão DOCSIS 3.1, as transmissões de sinal individual com níveis de RF muito baixos por ONU podem ser detectadas e retransmitidas; e (3) no caso da variação de níveis de entrada ópticos devido a diferentes comprimentos ópticos entre as ONUs e o combinador óptico ativo revelado, ou comprimentos ópticos variáveis entre múltiplos conectados em série de modo linear dos tais combinadores ópticos ativos, a operação confiável em modo de disparo contínuo pode continuar a ser alcançada.[083] Such an Optical Continuous Firing Mode (OBM) detector promotes reliability and may have the following advantages: (1) in the case of multiple optical combiners connected in series in a linear fashion as disclosed in the present application, the substantial reduction in triggered noise of addition is achieved relative to an “always on” solution; (2) in the case of DOCSIS 3.1 transmission, individual signal transmissions with very low RF levels per ONU can be detected and retransmitted; and (3) in the case of varying optical input levels due to different optical lengths between the ONUs and the disclosed active optical combiner, or varying optical lengths between linearly series-connected multiples of such active optical combiners, reliable operation in Continuous shooting mode can continue to be achieved.
[084] Além disso, a detecção de disparo contínuo inovadora revelada também permite a detecção de luz na entrada imediatamente no início de um disparo contínuo na entrada de combinador óptico. De modo recíproco, quando não há luz na entrada, ou, alternativamente, nenhuma luz por um certo período de tempo, os amplificadores de RF auxiliares no combinador óptico ativo revelado pode ser desligado, reduzindo, assim, a dissipação de potência do combinador óptico ativo revelado. Quando aparecer luz na entrada do combinador óptico ativo revelado, os amplificadores podem ser ligados novamente dentro do tempo permitido; por exemplo, em um sistema de RFoG até um microssegundo é permitido estabelecer um enlace óptico a partir do momento que a entrada de RF é detectada e o sistema começou a ser ligado. Devido ao fato de amplificadores de RF tomam um tempo finito para ligar e estabelecer amplificação; a detecção antecipada de um disparo contínuo é importante para fornecer tempo suficiente para estabelecer operação normal. Tal término de ciclo de potência pode reduzir a dissipação de potência em tanto quanto dez vezes, o que, dessa forma, melhora drasticamente as métricas de infraestrutura críticas. Dessa forma, por exemplo, no caso de uma saída de potência, o combinador óptico pode conservar a potência necessária não apenas com o uso de operação de disparo óptico contínuo, mas também conjunto de circuitos para operação de disparo contínuo de RF, e estender a vida útil de uma bateria, caso disponível.[084] Furthermore, the disclosed innovative burst detection also allows detection of input light immediately at the start of a burst burst at the optical combiner input. Conversely, when there is no light at the input, or alternatively, no light for a certain period of time, the auxiliary RF amplifiers in the disclosed active optical combiner can be turned off, thereby reducing the power dissipation of the active optical combiner. revealed. When light appears at the input of the revealed active optical combiner, the amplifiers can be turned on again within the allowed time; for example, in an RFoG system up to a microsecond is allowed to establish an optical link from the moment the RF input is detected and the system begins to power up. Due to the fact that RF amplifiers take a finite time to turn on and establish amplification; Early detection of a continuous trip is important to provide sufficient time to establish normal operation. Such power cycle termination can reduce power dissipation by as much as tenfold, thereby dramatically improving critical infrastructure metrics. In this way, for example, in the case of a power output, the optical combiner can conserve the required power not only by using continuous optical trigger operation, but also circuitry for RF continuous trigger operation, and extend the life of a battery, if available.
[085] A implantação de um circuito de detecção de potência óptica com capacidade para cobrir uma ampla faixa de potência de entrada óptica, em uma arquitetura que tem múltiplos detectores não é trivial. Dada a grande quantidade de detectores presentes, combinado com uma ampla faixa de potência de entrada óptica, a quantidade e a faixa de fotocorrente que precisam ser detectadas de modo confiável são consideráveis. Simplesmente medir a queda de tensão ao longo de um resistor na rede de inclinação do detector é difícil; em baixa potência de entrada em um único detector, uma pequena queda de tensão pode ser detectada de modo confiável apenas se o valor de um resistor, ao longo do qual está uma queda de tensão igual à inclinação de fotodetector, for relativamente alto. Entretanto, o aumento no valor de tal resistor não é desejável devido ao fato disso levar a uma queda aumentada de tensão quando altas correntes detectoras estiverem presentes em múltiplos detectores; a inclinação do detector se tornaria uma forte função da luz óptica presente nos detectores. Em algumas modalidades, a inclinação do detector é mantida constante devido ao fato da responsividade do detector depender da inclinação do detector; o assim, uma variação da inclinação do detector pode levar a uma variação no ganho do sistema. Mesmo um valor de resistência tão baixo quanto uma impedância de linha de transmissão típica, como 75 Ohms, pode ser problemática quando uma grande quantidade de detectores estiver ativa, e, por exemplo, 100 mA de corrente detectora flui no múltiplo sistema detector, que levam a uma queda excessiva na inclinação do detector.[085] The implementation of an optical power detection circuit with the capacity to cover a wide range of optical input power, in an architecture that has multiple detectors is not trivial. Given the large number of detectors present, combined with a wide range of optical input power, the amount and range of photocurrent that needs to be reliably detected is considerable. Simply measuring the voltage drop across a resistor in the detector's slope network is difficult; At low input power on a single detector, a small voltage drop can be reliably detected only if the value of a resistor, across which is a voltage drop equal to the photodetector slope, is relatively high. However, increasing the value of such a resistor is not desirable due to the fact that it leads to an increased voltage drop when high detector currents are present in multiple detectors; detector tilt would become a strong function of the optical light present in the detectors. In some embodiments, the slope of the detector is kept constant due to the fact that the responsiveness of the detector depends on the slope of the detector; Therefore, a variation in the detector's inclination can lead to a variation in the system gain. Even a resistance value as low as a typical transmission line impedance, such as 75 Ohms, can be problematic when a large number of detectors are active, and, for example, 100 mA of detector current flows in the multiple detector system, which takes to an excessive drop in detector inclination.
[086] É revelado um método para detectar luz óptica por uma ampla faixa de potência de entrada enquanto retém uma inclinação constante nos detectores presentes no receptor de linha de transmissão. A fim de conseguir isso, uma combinação de um amplificador de RF com um amplificador de transimpedância são usados com as múltiplas estruturas detectoras. Em algumas modalidades, o amplificador de transimpedância é conectado a uma estrutura de alta passagem na frente do amplificador de RF de modo que, para baixas frequências, o amplificador de transimpedância tem uma conexão de impedância muito baixa (menor que a impedância de linha de transmissão) à inclinação do detector.[086] A method is disclosed for detecting optical light over a wide range of input power while retaining a constant slope in detectors present in the transmission line receiver. In order to achieve this, a combination of an RF amplifier and a transimpedance amplifier are used with the multiple detector structures. In some embodiments, the transimpedance amplifier is connected to a high-pass structure in front of the RF amplifier so that, for low frequencies, the transimpedance amplifier has a very low impedance connection (lower than the transmission line impedance ) to the detector inclination.
[087] Em referência à Figura 14, que mostra um exemplo de uma estrutura de recebimento de linha de transmissão 700, um fotodetector pode ser modelado de modo preciso até frequências razoavelmente altas (até 1 GHz) por uma capacitância em paralelo com uma fonte de corrente para níveis razoáveis de potência de entrada (>1 uW). Dessa forma, nessa Figura, cada um dos elementos de circuito 710 seria um modelo de um fotodetector. Os modelos receptores convencionais usam um amplificador de transimpedância ou correspondem ao detector a como uma impedância tão alta quanto possível, como 300 Ohms, de modo a converter o sinal da fonte de corrente em um sinal de RF com o melhor de desempenho de ruído possível. Essas abordagens são limitadas pela capacitância detectora de modo que um aumento em uma quantidade de detectores simplesmente combinando-se detectores ou área de detector leva a uma perda de desempenho de detector devido a um aumento em capacitância detectora combinada e, portanto, não é razoável esperar-se que uma grande quantidade de detectores (por exemplo 32) funcione bem com um único amplificador de RF. Isso implica que múltiplos amplificadores são necessários para receber uma grande quantidade de fibras.[087] Referring to Figure 14, which shows an example of a transmission line receiving structure 700, a photodetector can be accurately shaped up to reasonably high frequencies (up to 1 GHz) by a capacitance in parallel with a source of current for reasonable input power levels (>1 uW). Thus, in this Figure, each of the circuit elements 710 would be a model of a photodetector. Conventional receiver models use a transimpedance amplifier or detector match with as high an impedance as possible, such as 300 Ohms, in order to convert the current source signal into an RF signal with the best possible noise performance. These approaches are limited by detector capacitance so that an increase in the number of detectors by simply combining detectors or detector area leads to a loss of detector performance due to an increase in combined detector capacitance and is therefore unreasonable to expect A large number of detectors (for example 32) are expected to work well with a single RF amplifier. This implies that multiple amplifiers are needed to receive a large number of fibers.
[088] Como uma alternativa, múltiplos detectores podem ser fornecidos a um combinador de RF antes de serem amplificados. Um combinador de RF necessita que cada detector seja terminado individualmente com uma impedância de RF que é tipicamente menor que 100 Ohms, que consumirá metade da corrente detectora e, devido a sinais combinados provenientes de múltiplos detectores, o combinador de RF introduzirá uma perda adicional de pelo menos 10*log(N) dB, em que N é a quantidade de detectores combinados. Essa perda se torna excessiva para 8 detectores ou mais. Adicionalmente, outras perdas são causadas por implantações práticas de combinadores de RF que necessitam de transformadores custosos em sua realização. Os transformadores também causam limitações da largura de banda e outras perdas anteriormente mencionadas, e são difíceis de implantar para altas impedâncias (como mais de 100 Ohms).[088] As an alternative, multiple detectors can be supplied to an RF combiner before being amplified. An RF combiner requires each detector to be individually terminated with an RF impedance that is typically less than 100 Ohms, which will consume half the detector current and, due to combined signals coming from multiple detectors, the RF combiner will introduce additional power loss. at least 10*log(N) dB, where N is the number of combined detectors. This loss becomes excessive for 8 detectors or more. Additionally, other losses are caused by practical implementations of RF combiners that require costly transformers to carry out. Transformers also cause bandwidth limitations and other aforementioned losses, and are difficult to deploy for high impedances (such as more than 100 Ohms).
[089] No receptor de linha de transmissão revelado, é feito uso do insight de que um fotodetector inclinado inverso se comporta como uma fonte de corrente em paralelo a um capacitor com uma baixa perda em frequências de RF. Esse receptor de linha de transmissão não induzirá a perda de 10*log(N) do combinador de RF, não necessita de transformadores, oferecem uma alta largura de banda e tem capacidade para fornecer um sinal de saída que representa uma soma atrasada de uma grande quantidade de detectores. Uma linha de transmissão com impedância Z pode ser modelada por uma rede em ladeira de indutores e capacitores com L/C=Z2, que funciona bem para frequências abaixo da frequência de ressonância de L e C. Os valores de capacitância detectora práticos estão na ordem de 0.6 pF, de modo que uma linha de transmissão de 75 Ohms precisaria de L=3.4 nH. A frequência de ressonância está bem acima de 1 GHz de modo que, para até 1 GHz, uma linha de transmissão com uma quantidade arbitrária de detectores compensados por 3.4 nH indutores simularia uma linha de transmissão de 75 Ohms. A qualidade da capacitância parasítica dos detectores inclinados inversos se dá de modo que os mesmos possam ser considerados capacitores de baixa perda em frequências de RF. Os 3.4 nH também podem ser distribuídos próximo dos detectores como 2x1.7 nH, o que leva a um modelo conforme mostrado na Figura 14.[089] In the disclosed transmission line receiver, use is made of the insight that an inversely tilted photodetector behaves as a current source in parallel to a capacitor with a low loss at RF frequencies. This transmission line receiver will not induce 10*log(N) RF combiner loss, does not require transformers, offers high bandwidth, and is capable of providing an output signal that represents a delayed sum of a large number of detectors. A transmission line with impedance Z can be modeled by a slope network of inductors and capacitors with L/C=Z2, which works well for frequencies below the resonance frequency of L and C. Practical detector capacitance values are in the order of 0.6 pF, so a 75 Ohm transmission line would need L=3.4 nH. The resonant frequency is well above 1 GHz so that, up to 1 GHz, a transmission line with an arbitrary number of detectors compensated by 3.4 nH inductors would simulate a 75 Ohm transmission line. The quality of the parasitic capacitance of inversely inclined detectors is such that they can be considered low-loss capacitors at RF frequencies. The 3.4 nH can also be distributed near the detectors as 2x1.7 nH, which leads to a model as shown in Figure 14.
[090] Conforme indicado acima, cada combinação de corrente de fonte/capacitor 710 representa um detector. A Figura 14 mostra uma quantidade dessas seções em série separadas pela respectiva linha de transmissão 720 (100 psec ou na ordem de 1 cm na placa) que tem 75 Ohms de impedância. Os detectores são correspondidos com 1.7 nH indutores 730. Um resistor de 75 Ohms 740 termina a entrada da linha de transmissão. A saída 750 da linha de transmissão alimenta um amplificador de RF de 75 Ohms de ruído baixo (não mostrado). Deve ser entendido que, embora a Figura 14 mostre seis detectores, não há limite em uma quantidade de detectores que podem ser combinados concatenando-se essas seções, e até a frequência de ressonância de LC existe impacto negligenciável na largura de banda obtenível para uma grande quantidade de detectores. Na prática, os 1.7 nH indutores podem ser implantados no leiaute de PCB como seções de linha mais estreitas, e uma linha de transmissão balanceada com 100 Ohms ou 150 Ohm de impedância diferencial pode ser usada para melhorar ligeiramente a Figura de ruído.[090] As indicated above, each source/capacitor current combination 710 represents a detector. Figure 14 shows a number of these sections in series separated by the respective transmission line 720 (100 psec or on the order of 1 cm on the board) which has 75 Ohms of impedance. The detectors are matched with 1.7 nH 730 inductors. A 75 Ohm 740 resistor terminates the transmission line input. Transmission line output 750 feeds a low noise 75 Ohm RF amplifier (not shown). It should be understood that although Figure 14 shows six detectors, there is no limit to the number of detectors that can be combined by concatenating these sections, and up to the LC resonance frequency there is negligible impact on the achievable bandwidth for a large number of detectors. In practice, the 1.7 nH inductors can be implemented in the PCB layout as narrower line sections, and a balanced transmission line with 100 Ohm or 150 Ohm differential impedance can be used to slightly improve the noise figure.
[091] Conforme mostrado na Figura 14, cada combinação de corrente de fonte/capacitor 710 representa um fotodetector, em que a fonte de corrente é a corrente detectada no detector; e o capacitor representa a capacitância parasítica do detector. Múltiplos detectores são conectados a seções da linha de transmissão (como T2) e indutores correspondentes (como L1 e L2). Os indutores correspondentes são escolhidos de modo que a capacitância parasítica dos fotodetectores é correspondida à impedância de linha de transmissão (tipicamente 75 Ohms). Dessa forma, múltiplos detectores podem ser conectados e concatenados a uma linha de transmissão, de modo que as correntes detectoras são fornecidas para a linha de transmissão e essas correntes detectoras são igualmente divididas para propagar quanto à saída 750 e ao resistor de terminação 740 na outra extremidade da estrutura de linha de transmissão. Cada corrente detectora geralmente atravessa as seções de linha de transmissão, indutores correspondentes, e terminais detectores antes de alcançar uma extremidade da linha de transmissão. Dessa forma, os sinais de detectores adjacentes afetam as tensões de sinal presentes em cada terminal detector e podem afetar, portanto, a própria corrente detectora, o que causa uma modulação cruzada de sinais detectores. Entretanto, devido ao fato de um detector em inclinação inversa poder ser modelado como uma boa fonte de corrente, tal modulação cruzada não ocorre. Cada metade da corrente detectora é apresentada, dessa forma, na saída da linha de transmissão como um sinal com um atraso proporcional à distância do detector até a saída da linha de transmissão. A distância determina o atraso de um sinal elétrico no terminal do detector até a saída da linha de transmissão e inclui atraso devido a indutores correspondentes e capacitância de fotodetector. O sinal na saída da linha de transmissão é, portanto, proporcional a uma soma das metades da corrente detectora atrasada, independentemente da quantidade de detectores na estrutura de linha de transmissão. O sinal na saída da linha de transmissão pode ser dito, assim, como representante de uma soma das correntes detectoras atrasadas.[091] As shown in Figure 14, each source/capacitor current combination 710 represents a photodetector, where the current source is the current detected in the detector; and the capacitor represents the parasitic capacitance of the detector. Multiple detectors are connected to sections of the transmission line (such as T2) and corresponding inductors (such as L1 and L2). The matching inductors are chosen so that the parasitic capacitance of the photodetectors is matched to the transmission line impedance (typically 75 Ohms). In this way, multiple detectors can be connected and concatenated to a transmission line, so that detector currents are supplied to the transmission line and these detector currents are equally divided to propagate to the output 750 and the termination resistor 740 on the other. end of the transmission line structure. Each detector current generally passes through transmission line sections, corresponding inductors, and detector terminals before reaching one end of the transmission line. In this way, signals from adjacent detectors affect the signal voltages present at each detector terminal and can therefore affect the detector current itself, which causes cross-modulation of detector signals. However, because an inversely tilted detector can be modeled as a good current source, such cross-modulation does not occur. Each half of the detector current is thus presented at the transmission line output as a signal with a delay proportional to the distance from the detector to the transmission line output. The distance determines the delay from an electrical signal at the detector terminal to the transmission line output and includes delay due to matching inductors and photodetector capacitance. The signal at the transmission line output is, therefore, proportional to a sum of halves of the delayed detector current, regardless of the number of detectors in the transmission line structure. The signal at the output of the transmission line can thus be said to represent a sum of the delayed detector currents.
[092] A largura de banda da estrutura de linha de transmissão é limitada apenas pela correspondência indutora da capacitância de fotodiodo e pode ser muito grande, excedendo 1 GHz. A saída 750 é conectada a um amplificador de RF correspondido à impedância de linha de transmissão, que amplifica os sinais emitidos a partir da estrutura de linha de transmissão. Deve ser observado que o uso de um amplificador de transimpedância que não é correspondida à estrutura de linha de transmissão causaria uma reflexão muito grande dos sinais de saída de volta para a estrutura de linha de transmissão; um amplificador de transimpedância não é um meio preferencial para amplificar a saída de um receptor de linha de transmissão.[092] The bandwidth of the transmission line structure is limited only by the inductive matching of the photodiode capacitance and can be very large, exceeding 1 GHz. Output 750 is connected to an RF amplifier matched to the transmission line impedance , which amplifies the signals emitted from the transmission line structure. It should be noted that the use of a transimpedance amplifier that is not matched to the transmission line structure would cause too much reflection of the output signals back to the transmission line structure; a transimpedance amplifier is not a preferred means of amplifying the output of a transmission line receiver.
[093] Tipicamente, os fotodetectores precisam ser inclinados, por exemplo, com 5 V. A fim de desacoplar a tensão de inclinação do amplificador, um capacitor de desacoplamento pode ser usado tipicamente. A inclinação pode ser fornecida, então, por meio de um indutor em uma disposição de baliza inclinada conforme mostrado na Figura 15, por exemplo. O sinal proveniente da linha de transmissão 760 é fornecido a um amplificador (não mostrado) por meio de um capacitor (770) que passa sinais de alta frequência, e inclinação a partir de uma fonte de tensão 775 é fornecida à linha de transmissão por meio de um indutor 780 que passa sinais de baixa frequência. O resistor de terminação 740 na outra extremidade da linha de transmissão é, assim, desacoplada de modo capacitante para permitir uma inclinação de CC. A corrente através da fonte de tensão 775 pode ser medida para determinar fotocorrente; a fonte de tensão 775 pode ser interpretada como um amplificador de transimpedância que fornece uma tensão constante e uma saída proporcional à corrente fornecida. Entretanto, em implantações, o indutor 780 precisa ser escolhido com um valor grande o bastante para que o mesmo não afete a resposta de baixa frequência do amplificador. Como uma consequência, pode haver um atraso na resposta da corrente no indutor 780 a uma mudança na fotocorrente detectora, e isso tende a causar um atraso na detecção de fotocorrente.[093] Typically, photodetectors need to be tilted, for example, with 5 V. In order to decouple the tilt voltage from the amplifier, a decoupling capacitor can typically be used. Tilt can then be provided via an inductor in a tilted beacon arrangement as shown in Figure 15, for example. The signal from transmission line 760 is supplied to an amplifier (not shown) through a capacitor (770) that passes high frequency signals, and slope from a voltage source 775 is supplied to the transmission line through of a 780 inductor that passes low frequency signals. The terminating resistor 740 at the other end of the transmission line is thus capacitance-decoupled to allow for a DC slope. The current through the voltage source 775 can be measured to determine photocurrent; The voltage source 775 can be interpreted as a transimpedance amplifier that provides a constant voltage and an output proportional to the current supplied. However, in implementations, the 780 inductor needs to be chosen with a value large enough so that it does not affect the low frequency response of the amplifier. As a consequence, there may be a delay in the response of the current in inductor 780 to a change in the detecting photocurrent, and this tends to cause a delay in photocurrent detection.
[094] A Figura 16 mostra uma implantação 800 que usa ambas as extremidades na estrutura de recebimento de linha de transmissão para aliviar tal atraso. O resistor R1 na Figura 16 é o resistor de terminação 740 mostrado na Figura 14, e o indutor L1 é o indutor 780 na Figura 15. A fonte de tensão 810 fornece inclinação tanto para o resistor de terminação 740 quanto para o indutor 780. A corrente no resistor 740 responde instantaneamente a uma fotocorrente de modo que uma detecção rápida de fotocorrente é habilidade. O indutor 780 pode sustentar grandes fotocorrentes sem uma queda significativa de tensão de modo que grandes fotocorrentes possam ser sustentadas sem uma queda significativa na inclinação aos fotodetectores. Uma capacitância 815 pode ser colocada adjacente à fonte de tensão 810; para uma fonte de tensão ideal, a mesma pode não portar qualquer corrente devido ao fato da tensão ser constante. Entretanto, em frequências de RF, pode ser difícil realizar uma fonte de tensão perfeita, a partir disso, o capacitor 815 fornece uma baixa impedância para o solo de modo que correntes de RF no resistor de terminação 740 não causam modulação da tensão na fonte de tensão 810.[094] Figure 16 shows an implementation 800 that uses both ends in the transmission line receiving structure to alleviate such delay. Resistor R1 in Figure 16 is the terminating resistor 740 shown in Figure 14, and inductor L1 is inductor 780 in Figure 15. Voltage source 810 provides slope for both terminating resistor 740 and inductor 780. current in resistor 740 responds instantly to a photocurrent so that rapid detection of photocurrent is skill. Inductor 780 can sustain large photocurrents without a significant voltage drop so that large photocurrents can be sustained without a significant drop in bias to the photodetectors. A capacitance 815 may be placed adjacent to the voltage source 810; For an ideal voltage source, it may not carry any current due to the fact that the voltage is constant. However, at RF frequencies, it may be difficult to achieve a perfect voltage source, so the capacitor 815 provides a low impedance to ground so that RF currents in the termination resistor 740 do not cause voltage modulation at the source. voltage 810.
[095] A fim de realizar um circuito de detecção eficiente para a corrente na fonte de tensão 810, a fonte de tensão 810 é implantada, de preferência, como um amplificador de transimpedância. Um amplificador de transimpedância é um circuito eletrônico básico que mantém um nó entre duas trajetórias de corrente em uma tensão constante e tem uma saída que muda sua tensão de saída em proporção à corrente fornecida naquele nó. Dessa forma, externamente, o amplificador de transimpedância parece com uma fonte de tensão para aquele nó, mas existe uma saída adicional que representa a corrente fornecida. Essa saída pode, então, ser usada para acionar um circuito de decisão para decidir se uma fotocorrente flui ou não. Devido ao fato de que o amplificador de transimpedância é realizado com um circuito de transistor prático, o mesmo não tem largura de banda infinita, o que significa que o mesmo não tem capacidade para manter a tensão de nó constante para frequências muito altas e, por esse motivo, o capacitor 815 pode ser adicionado em algumas modalidades.[095] In order to realize an efficient detection circuit for the current in the voltage source 810, the voltage source 810 is preferably implemented as a transimpedance amplifier. A transimpedance amplifier is a basic electronic circuit that holds a node between two current paths at a constant voltage and has an output that changes its output voltage in proportion to the current supplied at that node. Thus, externally, the transimpedance amplifier looks like a voltage source for that node, but there is an additional output that represents the current supplied. This output can then be used to drive a decision circuit to decide whether a photocurrent flows or not. Due to the fact that the transimpedance amplifier is made with a practical transistor circuit, it does not have infinite bandwidth, which means that it does not have the ability to maintain constant node voltage for very high frequencies and therefore For this reason, capacitor 815 can be added in some embodiments.
[096] Deve ser entendido que, em algumas modalidades, a rede de inclinação de LC antes do amplificador (capacitor 770 e indutor 780) pode ser substituída por circuitos mais complexos, ou mesmo com filtros diplex - contanto que a rede forneça uma trajetória de alta frequência com baixa perda desde o detector da linha de transmissão até o amplificador, e uma trajetória com baixa perda (baixa impedância) em baixa frequência desde a fonte de tensão (amplificador de transimpedância) até a inclinação do detector da linha de transmissão. Também deve ser observado que o amplificador de transimpedância pode ser implantado de modo que a tensão de saída muda primeiro de modo linear como uma função de fotocorrente, mas, então, satura em uma fotocorrente que é suficientemente alta.[096] It should be understood that, in some embodiments, the LC slope network before the amplifier (capacitor 770 and inductor 780) can be replaced with more complex circuits, or even with diplex filters - as long as the network provides a path of high frequency with low loss from the transmission line detector to the amplifier, and a low loss (low impedance) path at low frequency from the voltage source (transimpedance amplifier) to the slope of the transmission line detector. It should also be noted that the transimpedance amplifier can be deployed so that the output voltage first changes linearly as a function of photocurrent, but then saturates at a photocurrent that is sufficiently high.
[097] Em outras implantações, um circuito de detecção de fotocorrente pode ser aplicado a cada fotodetector individual; opcionalmente, um eletrodo de um fotodetector (por exemplo, cátodo) pode ser conectado a um circuito de RF e o outro eletrodo (por exemplo, ânodo) pode ser conectado a um circuito de detecção de potência óptica. Isso aumenta a complexidade, já que um circuito de detecção é necessário por detector. Também, algumas modalidades podem usar opcionalmente um amplificador de transimpedância por detector.[097] In other implementations, a photocurrent detection circuit may be applied to each individual photodetector; Optionally, one electrode of a photodetector (e.g., cathode) may be connected to an RF circuit and the other electrode (e.g., anode) may be connected to an optical power detection circuit. This increases complexity as one detection circuit is required per detector. Also, some embodiments may optionally use a transimpedance amplifier per detector.
[098] Com um circuito de detecção em modo de disparo óptico contínuo, por exemplo, do tipo descrito acima, a inclinação de um laser ou a inclinação ou ganho de um amplificador pode ser controlado. A Figura 17 mostra um receptor com múltiplos detectores 820 que produz uma saída 825 que sinaliza que a potência foi detectada a partir de qualquer uma das múltiplas entradas 830. Essa detecção pode ter base em um método de detecção conforme descrito na seção anterior ou em circuitos com múltiplos detectores que monitoram detectores individuais 835. Quando a entrada óptica tiver sido detectada no momento t0, então, a inclinação de laser é ligada com um tempo de elevação controlado t_on_1 e o combinador ativo pode retransmitir sinais presentes nas entradas.[098] With a detection circuit in continuous optical firing mode, for example, of the type described above, the slope of a laser or the slope or gain of an amplifier can be controlled. Figure 17 shows a multi-detector receiver 820 that produces an output 825 that signals that power has been detected from any of the multiple inputs 830. This detection may be based on a detection method as described in the previous section or on circuitry. with multiple detectors monitoring individual detectors 835. When the optical input has been detected at time t0, then the laser tilt is turned on with a controlled rise time t_on_1 and the active combiner can retransmit signals present at the inputs.
[099] A detecção em modo de disparo óptico contínuo pode ser usada adicionalmente para controlar a inclinação de amplificador conforme mostrado na Figura 18; quando a potência óptica for detectada em t0 os amplificadores são imediatamente ligados. O laser é ligado de modo mais lento de modo que os amplificadores são estabelecidos pelo tempo que a potência óptica está ligada. Opcionalmente, esse esquema pode ser expandido por um terceiro sinal de controle 850 que controla o ganho de amplificador, CONFORME MOSTRADO NA FIGURA 19.[099] Continuous optical trigger mode detection can be additionally used to control amplifier tilt as shown in Figure 18; when optical power is detected at t0 the amplifiers are immediately turned on. The laser is turned on more slowly so that the amplifiers are established for as long as the optical power is on. Optionally, this scheme can be expanded by a third control signal 850 that controls the amplifier gain, AS SHOWN IN FIGURE 19.
[100] Para implantações que permitem a operação de todas as entradas a montante do separador ativo ao mesmo tempo, a quantidade total de fotocorrente nos detectores após as entradas a montante pode ser alta. A impedância do circuito inclinado e, conforme discutido, dos meios de filtragem anteriormente mencionados da trajetória de saída do detector deve ser baixa.[100] For deployments that allow operation of all inputs upstream of the active separator at the same time, the total amount of photocurrent in the detectors after the upstream inputs can be high. The impedance of the sloped circuit and, as discussed, the previously mentioned filtering means of the detector output path must be low.
[101] Em um sistema de RFoG existente, o CMTS controla o nível de saída das comunicações dos modems a cabo com ONUs que transmitem sinais de RF para uma central de serviços de modo que um nível de entrada desejado ao CMTS seja obtido. Isso implica que o nível de saída a partir de um receptor que precede o CMTS é ajustado a um nível conhecido. Se esse receptor for de um tipo que tem uma quantidade conhecida de ganho de modo que um nível de saída corresponde a um índice conhecido de modulação óptica, então, isso implica que o índice de modulação óptica de canais fornecidos ao CMTS é conhecido dado o sinal de nível de RF ao qual o CMTS ajusta o canal. Isso necessita de um receptor calibrado que ajusta seu ganho como uma função do nível de entrada óptico (2 dB de aumento de ganho para cada dB de redução no nível de entrada óptico) de modo que essa relação fixa entre nível de saída de RF e nível de entrada óptico é mantida. O índice de modulação no receptor é o índice de modulação do laser a montante no separador ativo conectado a esse receptor; assim, o CMTS controla de modo implícito o índice de modulação dessa saída de separador ativo.[101] In an existing RFoG system, the CMTS controls the output level of communications from cable modems to ONUs that transmit RF signals to a service center so that a desired input level to the CMTS is obtained. This implies that the output level from a receiver preceding the CMTS is adjusted to a known level. If this receiver is of a type that has a known amount of gain such that an output level corresponds to a known index of optical modulation, then this implies that the index of optical modulation of channels supplied to the CMTS is known given the signal of RF level to which the CMTS adjusts the channel. This requires a calibrated receiver that adjusts its gain as a function of optical input level (2 dB increase in gain for every dB reduction in optical input level) so that this fixed relationship between RF output level and optical input is maintained. The modulation index at the receiver is the modulation index of the upstream laser in the active separator connected to that receiver; thus, the CMTS implicitly controls the modulation index of this active separator output.
[102] O ganho do separador ativo deve ser, de preferência, definido de modo que um índice de modulação de saída proveniente daquele separador ativo tem uma relação conhecida a uma entrada índice de modulação em um ou mais dos fotodetectores que recebem sinais a montante provenientes dos separadores ativos ou ONUs ainda mais a jusante. Isso necessita de conhecimento das fotocorrentes nesses fotodetectores e, de preferência, o separador ativo pode monitorar a corrente de foto de cada enlace a montante com o uso de um detector por enlace a montante como em um detector da linha de transmissão, por exemplo. Visto que alguns sistemas podem operar em modo de disparo contínuo, essas fotocorrentes não estão sempre disponíveis. Entretanto, em um sistema DOCSIS todas as ONUs são sondadas repetidamente para obter um sinal de reconhecimento com um intervalo de até cinco minutos. Isso implica que separadores ativos a montante retransmitem as informações, e todos os separadores ativos em tal sistema têm, cada uma das entradas a montante são ativadas pelo menos uma vez a cada cinco minutos. O separador ativo pode registrar, dessa forma, os níveis de disparo contínuo e montam um mapa de níveis de entrada ópticos para portas de entrada. Com o uso dessas informações, o separador ativo pode definir um nível de ganho interno de modo que o índice de modulação a montante seja maximizado, mas não será recortado contanto que os sinais de entrada ao separador ativo não sejam recortados. Embora o comprimento de fibra desde a central de serviços até o primeiro separador ativo seja geralmente longo, esses comprimentos de fibra entre separadores ativos e esses comprimentos de fibra desde separadores ativos até ONUs são geralmente curtos, e têm perda pequena o bastante para que os valores de potência de entrada óptica às diferentes portas de entrada a montante estejam próximas, e a configuração de ideal seja similar para todas as portas. Como uma consequência, a configuração de ganho ideal no separador ativo é quase a mesma para todas as portas de entrada e o compromisso em SNR de assumir o pior caso de índice de modulação de laser inverso a partir de um sinal em qualquer uma das portas de entrada é pequeno.[102] The gain of the active separator should preferably be set so that an output modulation index from that active separator has a known relationship to an input modulation index at one or more of the photodetectors receiving upstream signals from of active separators or ONUs further downstream. This requires knowledge of the photocurrents in these photodetectors and, ideally, the active separator can monitor the photocurrent of each upstream link using one detector per upstream link as in a transmission line detector, for example. Since some systems can operate in continuous shooting mode, these photocurrents are not always available. However, in a DOCSIS system all ONUs are probed repeatedly for an acknowledgment signal with an interval of up to five minutes. This implies that active upstream tabs relay the information, and all active tabs in such a system have each of the upstream inputs activated at least once every five minutes. The active separator can thus record continuous trigger levels and assemble a map of optical input levels to input ports. Using this information, the active separator can set an internal gain level so that the upstream modulation rate is maximized, but will not be clipped as long as the input signals to the active separator are not clipped. Although the length of fiber from the service center to the first active splitter is generally long, these lengths of fiber between active splitters and these lengths of fiber from active splitters to ONUs are generally short, and have low enough loss that the values of optical input power to the different upstream input ports are close together, and the ideal configuration is similar for all ports. As a consequence, the optimal gain setting on the active separator is almost the same for all input ports and the compromise in SNR of assuming the worst case inverse laser modulation index from a signal on any of the input ports is entrance is small.
[103] Conforme notado anteriormente, uma modalidade pode usar a configuração de alta e baixa potência óptica de saída para o laser inverso, em vez de comutar o laser entre uma alta potência de saída para transmissão de disparo contínuo e um estado desligado entre os mesmos. Não apenas essa modalidade fornece informações contínuas a separadores ativos sobre a perda de enlace à ONU, a mesma também melhora a operação a laser. Quando um laser for ligado, o transiente leva a uma breve transição em que a distorção de laser é alta e os sinais de entrada de RF podem ser recortados. Se um laser for mantido em um baixo nível de potência em vez de estar no estado desligado antes de ser ligado a um nível de potência mais alto, então, esse transiente é quase ausente a as distorções e o recorte são reduzidos. No caso, o laser é mantido a uma alta potência de saída continuamente, esses transientes e distorções estão ausentes. A arquitetura de separador ativo permite operar as ONUs em qualquer um desses três modos e um ideal pode ser selecionado para a operação do sistema.[103] As noted previously, one embodiment may use high and low output optical power configuration for the inverse laser, rather than switching the laser between a high output power for continuous shot transmission and an off state in between. . Not only does this modality provide active separators with continuous information about link loss to the ONU, it also improves laser operation. When a laser is turned on, the transient leads to a brief transition where laser distortion is high and the RF input signals can be clipped. If a laser is maintained at a low power level rather than being in the off state before being switched to a higher power level, then this transient is almost absent and distortions and clipping are reduced. In case, the laser is maintained at a high output power continuously, these transients and distortions are absent. The active separator architecture allows operating the ONUs in any of these three modes and an optimal one can be selected for system operation.
[104] Embora os níveis de potência de entrada a montante aos detectores em um separador ativo sejam tipicamente similares, em alguns exemplos, os mesmos podem diferir devido a diferenças na perda de conector ou perda de fibra. De preferência, todas as entradas ópticas teriam o mesmo nível ou têm o mesmo nível de RF após o detector para uma carga de canal equivalente. Visto que o separador ativo pode monitorar o nível de potência em cada detector e mapear esses níveis de entrada ópticos, o mesmo pode computar ajustes ao nível de potência da entrada óptica ou no índice de modulação dessas entradas que seriam necessárias para equalizar os níveis de RF após os detectores de cada entrada. O separador ativo pode comunicar essas configurações preferenciais para o nível de potência de saída ou ganho para os transmissores a jusante inversos que são conectados às entradas. Os sinais de comunicação podem ser modulados em um laser injetado nos sinais a jusante ou em correntes de laser de bomba em EDFAs que amplificam sinais a jusante. A modulação pode ser selecionada para ser pequena o bastante, e em tal faixa de frequência, que os sinais de comunicação não interferem com o conteúdo a jusante.[104] Although the input power levels upstream to the detectors in an active separator are typically similar, in some examples they may differ due to differences in connector loss or fiber loss. Preferably, all optical inputs would have the same level or have the same RF level after the detector for an equivalent channel load. Since the active separator can monitor the power level at each detector and map these optical input levels, it can compute adjustments to the optical input power level or modulation index of these inputs that would be necessary to equalize the RF levels. after the detectors at each entrance. The active separator can communicate these preferred settings for output power level or gain to the inverse downstream transmitters that are connected to the inputs. Communication signals can be modulated into a laser injected into downstream signals or into pump laser currents in EDFAs that amplify downstream signals. The modulation can be selected to be small enough, and in such a frequency range, that the communication signals do not interfere with the downstream content.
[105] De preferência, não apenas separadores ativos recebem e interpretam esses sinais de comunicação, mas também unidades de ONU a jusante recebem e interpretam os sinais. Isso permitiria, essencialmente, o alinhamento perfeito do nível de transmissão óptica e ganho de RF de todas as unidades em um sistema de separador ativo. Dada a presença de um laser a montante, e a capacidade de todos os componentes em um sistema de separador ativo de receber um sinal a montante, todos os componentes em um sistema de separador ativo têm capacidade para comunicação a montante com a adição de uma modulação de tom simples ou outro esquema. Dessa forma, é permitida a comunicação bidirecional, e os separadores ativos e a central de serviços podem se comunicar um com o outro, a autoexploração do sistema, e ganho de configuração e níveis ópticos ideais.[105] Preferably, not only active separators receive and interpret these communication signals, but also downstream ONU units receive and interpret the signals. This would essentially allow perfect alignment of the optical transmission level and RF gain of all units in an active separator system. Given the presence of an upstream laser, and the ability of all components in an active separator system to receive an upstream signal, all components in an active separator system have the capability for upstream communication with the addition of a modulation single tone or other scheme. In this way, bidirectional communication is allowed, and the active separators and the service center can communicate with each other, the system self-exploration, and gain optimal configuration and optical levels.
[106] Um objetivo da arquitetura de separador ativo é fornecer níveis precisos de RF ao CMTS que representa um índice de modulação óptica. Fazer isso não é trivial, e necessita de um procedimento de autocalibragem específico (descrito posteriormente) que se espera resultar no índice preciso de correlação de modulação aos níveis de RF de saída do receptor de central de serviços do separador ativo. O receptor é tanto um plug-in de CMTS ou ser conectado diretamente ao CMTS sem contribuições de perda de RF desconhecidas entre os mesmos (no caso de uma tampa ser necessária para outros serviços em relação ao CMTS, a tampa pode ser integrada no receptor para evitar perdas de RF externas). Como uma consequência, o índice de modulação das unidades retransmissoras do separador ativo é definido de modo preciso.[106] One objective of the active separator architecture is to provide accurate RF levels to the CMTS that represent an optical modulation index. Doing so is non-trivial, and requires a specific self-calibration procedure (described later) that is expected to result in accurate modulation correlation ratio to active splitter service center receiver output RF levels. The receiver is either a CMTS plug-in or be connected directly to the CMTS with no unknown RF loss contributions therebetween (in case a cap is required for other services in relation to the CMTS, the cap can be integrated into the receiver to avoid external RF losses). As a consequence, the modulation index of the active separator relay units is precisely defined.
[107] No caso da comunicação bidirecional não estar disponível, então, o nível de potência de saída do ONU não pode ser ajustado pelo separador ativo e o índice de modulação da ONU continuará a ter um pouco de incerteza visto que a perda óptica entre a ONU e o separador/receptor ativo pode variar; uma variação de perda de +/- 1dB da ONU para o separador ativo resultaria em uma tolerância de +/2 dB no nível de RF, assim, uma janela dinâmica terá que acomodar pelo menos essa variação e a tolerância para outras tolerâncias e precisão de configuração de CMTS. Esse deve ser prontamente disponível para larguras de banda de até 200 MHz de modo que mesmo sem o separador ativo controlar a potência de saída da ONU, um desempenho de sistema aceitável pode ser obtido. Com o controle bidirecional anteriormente mencionado, a tolerância de sistema adicional pode ser alcançada.[107] In case bi-directional communication is not available, then the output power level of the ONU cannot be adjusted by the active splitter and the modulation index of the ONU will continue to have some uncertainty as the optical loss between the ONU and active separator/receiver may vary; a +/- 1dB loss variation from the ONU to the active separator would result in a +/2 dB tolerance in the RF level, so a dynamic window will have to accommodate at least this variation and tolerance for other tolerances and accuracy of CMTS configuration. This must be readily available for bandwidths up to 200 MHz so that even without the active separator controlling the output power of the ONU, acceptable system performance can be achieved. With the previously mentioned bidirectional control, additional system tolerance can be achieved.
[108] Quando a largura de banda de retorno de 1200 MHz for usada, de modo que as ONUs recebam 200 MHz de larguras de espectro, as ONUs podem ser operadas todas a poucos dB abaixo de seu ponto de recorte, isto é, só o suficiente para cobrir a incerteza na perda da ONU para o separador ativo para evitar o recorte das ONUs. Isso otimiza o desempenho do enlace crítico da ONU para o separador ativo, para que ONUs de 0 dBm sejam o bastante. Nesse tipo de operação, uma escolha arbitrária pode ser feita para uma quantidade de ONUs que opera com tal faixa de 200 MHz, por exemplo, até seis ONUs. Isso, por sua vez, causaria recorte no transmissor de separador ativo; assim, para a operação de 1200 MHz, o ganho dos receptores de separador ativo após as ONUs podem ser reduzidas em 8 dB de modo que, quando seis ONUs transmitirem 200 MHz de largura de banda de sinal, o transmissor de separador ativo inverso é operado logo abaixo do recorte. Esse método de operação maximiza SNR e elimina a incerteza - o impacto da variância no enlace entre a ONU e o separador ativo é minimizado, e os enlaces de separador ativo são operados com um índice de modulação preciso como com sistemas de retorno de RF de largura de banda mais baixa. A janela dinâmica necessária é reduzida a tolerâncias na configuração de nível de CMTS e calibragem do nível de saída do separador ativo, que permite a operação em um índice de modulação ideal.[108] When the 1200 MHz return bandwidth is used, so that the ONUs receive 200 MHz spectrum widths, the ONUs can all be operated at a few dB below their cutoff point, that is, only the enough to cover the uncertainty in the loss of the ONU to the active separator to avoid clipping the ONUs. This optimizes the performance of the critical link from the ONU to the active separator, so that 0 dBm ONUs are sufficient. In this type of operation, an arbitrary choice can be made for a number of ONUs that operate with such a 200 MHz band, for example, up to six ONUs. This in turn would cause clipping in the active separator transmitter; Thus, for 1200 MHz operation, the gain of the active separator receivers after the ONUs can be reduced by 8 dB so that when six ONUs transmit 200 MHz of signal bandwidth, the inverse active separator transmitter is operated just below the cutout. This method of operation maximizes SNR and eliminates uncertainty - the impact of variance on the link between the ONU and active separator is minimized, and active separator links are operated with a precise modulation index as with wide RF return systems. lower band. The required dynamic window is reduced to tolerances in CMTS level setting and active separator output level calibration, which allows operation at an optimal modulation index.
[109] A análise do SNR obtenível com o uso do sistema descrito há pouco, para a operação de 1200 MHz com uma carga máxima de 200 MHz por ONU, resulta em uma melhoria de 5 dB no SNR obtenível a 1200 MHz. Isso resulta em cerca de 20% mais de capacidade de taxa de transferência no sistema. Com 1200 MHz de largura de banda, a taxa de dados a montante total pode ser tão alta quanto 10 Gbs.[109] Analysis of the SNR achievable using the system just described, for 1200 MHz operation with a maximum load of 200 MHz per ONU, results in a 5 dB improvement in the SNR achievable at 1200 MHz. This results in about 20% more throughput capacity on the system. With 1200 MHz of bandwidth, the total upstream data rate can be as high as 10 Gbs.
[110] No caso do sistema ser configurado inicialmente para que as unidades de separador ativo esperem um espectro de retorno de 1200 MHz (em vez de, por exemplo, 200 MHz) com um máximo de 200 MHz por ONU, então, uma penalidade de cerca de 7 dB ocorre em termos de desempenho de NPR de pico. Portanto, o modo de operação de preferência pode ser comutado entre operação normal, em que uma única ONU pode ocupar todo o espectro, e operação de alta largura de banda em que uma única ONU pode ser atribuída a uma quantidade limitada de espectro a qualquer momento e os transmissores de separador ativo inverso sustentam todo o espectro de uma vez.[110] In the event that the system is initially configured so that the active separator units expect a return spectrum of 1200 MHz (instead of, for example, 200 MHz) with a maximum of 200 MHz per ONU, then a penalty of about 7 dB occurs in terms of peak NPR performance. Therefore, the preferred mode of operation can be switched between normal operation, where a single ONU can occupy the entire spectrum, and high-bandwidth operation where a single ONU can be assigned to a limited amount of spectrum at any time. and inverse active splitter transmitters support the entire spectrum at once.
[111] A arquitetura proposta tem múltiplos enlaces de retransmissão que são operados, de preferência, no melhor índice de modulação possível presumindo-se o alinhamento perfeito das curvas de NPR (Razão de Potência de Ruído) desses enlaces. Conforme notado anteriormente, o alinhamento de retransmissão nos enlaces de retorno do separador ativo é crítico para obter o melhor desempenho possível (cada dB de mal alinhamento resulta diretamente em uma redução de SNR disponível) a partir disso, uma calibragem técnica é necessária para definir e manter o alinhamento correto dos fatores de ganho de transmissor.[111] The proposed architecture has multiple relay links that are preferably operated at the best possible modulation index, assuming perfect alignment of the NPR (Noise Power Ratio) curves of these links. As noted previously, retransmission alignment on the active separator return links is critical to achieving the best possible performance (each dB of misalignment directly results in a reduction in available SNR) and therefore technical calibration is required to define and maintain correct alignment of transmitter gain factors.
[112] A fim de fornecer tal calibragem, o ganho de transmissor de retorno do separador ativo será definido de modo preciso, de modo que para uma dada corrente detectora dos diodos receptores de separador ativo, o índice de modulação do transmissor é igual à entrada do índice de modulação ao detector. Isso só necessita de conhecimento da corrente detectora; a potência de entrada óptica real ao detector e a responsividade do detector são irrelevantes. A fim de conseguir isso, são implantados meios em cada detector para medir a corrente detectora de modo que um ganho apropriado pode ser definido para o transmissor de retorno.[112] In order to provide such calibration, the active separator feedback transmitter gain will be precisely defined such that for a given detector current of the active separator receiver diodes, the modulation index of the transmitter is equal to the input from the modulation index to the detector. This only requires knowledge of the detector current; the actual optical input power to the detector and the detector's responsiveness are irrelevant. In order to achieve this, means are implanted in each detector to measure the detector current so that an appropriate gain can be set for the feedback transmitter.
[113] O ganho pode ser definido individualmente para cada detector, mas visto que múltiplos detectores podem ser sinais de recebimento ao mesmo tempo, isso necessitaria de um atenuador controlável para cada detector (32 detectores estão em uma unidade típica de separador ativo). De preferência, um único atenuador é usado para todos os detectores. Isso é alcançado com o uso de transmissores de saída variáveis nas unidades de separador ativo, que se comunicam com um separador ativo a montante ou transmissores de saída variáveis em ONUs que se comunicam com um separador ativo a montante. É estruturado abaixo um método para definir o nível de saída de cada um dos transmissores inversos de modo que cada transmissor fornece a mesma fotocorrente no detector ao qual a mesma é acoplada. Durante a operação normal, o receptor de separador ativo monitora as correntes detectoras durante disparos contínuos para permitir a emissão de um aviso no caso de um enlace óptico se degradar ou ser perdido.[113] The gain can be set individually for each detector, but since multiple detectors can be receiving signals at the same time, this would require a controllable attenuator for each detector (32 detectors are in a typical active separator unit). Preferably, a single attenuator is used for all detectors. This is achieved through the use of variable output transmitters on active separator units that communicate with an upstream active separator or variable output transmitters on ONUs that communicate with an upstream active separator. Structured below is a method for defining the output level of each of the inverse transmitters so that each transmitter provides the same photocurrent in the detector to which it is coupled. During normal operation, the active splitter receiver monitors the detector currents during continuous firing to enable a warning to be issued in the event of an optical link degrading or being lost.
[114] Para um enlace inverso de 1310 nm desde o separador ativo até um separador ativo a montante, a potência de laser inverso precisa ser controlada tipicamente ou de 3 a 10 dBm ou de 6 a 10 dBm, dependendo do modelo do receptor de separador ativo. Para um enlace inverso de 1610 nm, essas Figuras são tipicamente de 3 a 7 dBm ou de 6 a 7 dBm, respectivamente. Esses controles garantem que a potência recebida no final de um 25 km de enlace, com alguma perda de WDM, é pelo menos 0 dBm. Deve ser entendido que os números dados são exemplos. O separador ativo pode transmitir informações na direção frontal através de modulação de bomba do EDFA ou injeção de um sinal na trajetória frontal. A última é mais custosa; a anterior resulta em uma taxa de dados mais baixa, já que apenas uma flutuação de bomba mínima pode ser permitida sem afetar a trajetória frontal. Uma baixa taxa de dados é suficiente, e pode ser lida por um receptor simples - por exemplo, um receptor de controlador remoto que opera na faixa de kHz acoplada a um processador de baixo custo. Deve ser entendido que a função de transmissão a jusante só é necessária nas unidades do separador ativo a montante a não ser que as ONUs estejam sendo controladas também. Nas Figuras mostradas, que seriam uma das 33 unidades de separador ativo no sistema.[114] For a 1310 nm reverse link from the active separator to an upstream active separator, the reverse laser power needs to be controlled typically either 3 to 10 dBm or 6 to 10 dBm, depending on the separator receiver model active. For a 1610 nm reverse link, these figures are typically 3 to 7 dBm or 6 to 7 dBm, respectively. These controls ensure that the received power at the end of a 25 km link, with some WDM loss, is at least 0 dBm. It should be understood that the numbers given are examples. The active separator can transmit information in the forward direction through pump modulation of the EDFA or injection of a signal into the forward path. The latter is more costly; the former results in a lower data rate, as only minimal pump fluctuation can be allowed without affecting the forward trajectory. A low data rate is sufficient, and can be read by a simple receiver - for example, a remote controller receiver operating in the kHz range coupled to a low-cost processor. It must be understood that the downstream transmission function is only required on the upstream active separator units unless the ONUs are being controlled as well. In the Figures shown, they would be one of the 33 active separator units in the system.
[115] Em uma execução de autocalibragem, a unidade de separador ativo a montante transmite um comando a jusante para unidades de separador ativo para iniciar a autocalibragem. Subsequentemente, as unidades a jusante ligam e desligam seus transmissores de modo aleatório em potência completa com um ciclo de baixo trabalho, de modo que em quase todos os casos em que a maior parte das unidades a jusante está ligada. O separador ativo a montante relata informações a jusante quanto a qual porta está ligada, e qual corrente detectora foi obtida a partir daquela unidade. As unidades a jusante registram aquelas informações na memória não volátil; visto que podem correlacionar as mensagens a suas próprias atividades, isso fornece informações à unidade a jusante quanto a qual porta está ligada e qual potência forneceu àquela porta. Após todas as portas terem estado em pelo menos uma vez, ou um tempo de saída tiver ocorrido (por exemplo, se uma ou mais portas não estiverem conectadas), a unidade de separador ativo a montante determina qual separador ativo a jusante produz a menor corrente detectora. Em seguida, o separador ativo a montante computa como as potências a montante de cada uma das unidades a jusante devem ser definidas, de modo que todas as correntes detectoras sejam as mesmas e sejam abrangidas por uma faixa específica. Essa faia pode corresponder, por exemplo, à potência de entrada de 0 a 3 dBm (ou 6 dBm) nos detectores. Deve ser entendido que isso pode ser conseguido pela configuração de uma corrente fotodetectora, e não necessita da medição de uma potência de entrada óptica exata.[115] In a self-calibration run, the upstream active separator unit transmits a downstream command to active separator units to initiate self-calibration. Subsequently, the downstream units turn their transmitters on and off randomly at full power with a low duty cycle, so that in almost all cases most downstream units are on. The upstream active separator reports information downstream as to which port is on, and what detector current was obtained from that unit. Downstream units record that information in non-volatile memory; Since they can correlate the messages to their own activities, this provides information to the downstream unit as to which port is on and what power has been supplied to that port. After all ports have been on at least once, or an output time has occurred (for example, if one or more ports are not connected), the upstream active separator unit determines which downstream active separator produces the lowest current detector. The upstream active separator then computes how the upstream powers of each of the downstream units should be set so that all detector currents are the same and fall within a specific range. This range may correspond, for example, to input power of 0 to 3 dBm (or 6 dBm) at the detectors. It should be understood that this can be achieved by setting up a photodetector current, and does not require the measurement of an exact optical input power.
[116] Em geral, a unidade de separador ativo a montante definirá essa potência ao melhor (ou máximo) valor que pode ser obtido para otimizar o dos enlaces. As unidades de separador ativo, então, terão, todas, uma potência de saída conhecida, e seu ganho interno será definido consequentemente para ter um índice de modulação calibrado para uma dada potência de entrada e índice de modulação. Todos os enlaces em um separador ativo a montante podem se comportar de modo idêntico. A unidade de separador ativo a montante pode tirar, então, as unidades a jusante do modo de calibragem.[116] In general, the upstream active separator unit will set this power to the best (or maximum) value that can be obtained to optimize the links. The active separator units will then all have a known output power, and their internal gain will be set accordingly to have a modulation index calibrated to a given input power and modulation index. All links in an upstream active separator can behave identically. The upstream active separator unit can then take the downstream units out of calibration mode.
[117] No caso de uma porta adicional ser acesa em uma porta receptora de separador ativo a montante, então, o algoritmo de autocalibragem pode prosseguir sem interrupção de serviço de unidades de separador ativo já conectadas. Isso é alcançado ativando-se autocalibragem no receptor do separador ativo a jusante que foi ativado há pouco solicitando-se o modo de calibragem apenas para unidades com número de porta desconhecido (ou seja, apenas a nova unidade). Sua saída será ligada e a unidade de separador ativo a montante, então, atribuirá um número de porta à nova, e até então inutilizada, porta e define uma potência à nova unidade, e tira a mesma do modo de calibragem.[117] In the event that an additional port is lit on an upstream active separator receiving port, then the self-calibration algorithm can proceed without interruption of service of already connected active separator units. This is achieved by activating self-calibration on the receiver of the downstream active separator that was activated just now by requesting calibration mode only for units with unknown port number (i.e. only the new unit). Its output will be turned on and the upstream active separator unit will then assign a port number to the new, and previously unused, port and set a power to the new unit, and take it out of calibration mode.
[118] Durante a operação normal, a unidade de separador ativo a montante continua a monitorar as correntes receptoras para os enlaces de entrada a montante. Se houver um desvio significativo, isso pode continuar a emitir um comando a jusante em modo de não calibragem para reajustar a potência, e também pode sinalizar problemas de planta a montante.[118] During normal operation, the upstream active separator unit continues to monitor the receiving currents for the upstream input links. If there is a significant deviation, this may continue to issue a downstream command in non-calibration mode to readjust power, and may also signal upstream plant problems.
[119] As unidades de separador ativo operadas na maneira revelada também pode montar um mapa de unidades conectadas de separador ativo. Também, pode ser criado um mapa de uma potência montante a partir das ONUs conectadas e estatísticas sobre a operação de ONU individual e a perda de enlace podem ser coletados, por exemplo, para localizar ONUs em conversa ou conexões fracas de ONU.[119] Active separator units operated in the disclosed manner may also assemble a map of connected active separator units. Also, a map of an upstream power can be created from the connected ONUs and statistics about individual ONU operation and link loss can be collected, for example, to locate chatting ONUs or weak ONU connections.
[120] O transmissor de central de serviços também pode enviar um comando para unidades de separador ativo a jusante para iniciar a calibragem ou a mudança de um modo de operação (por exemplo, de 200 MHz a 1200 MHz de operação otimizada). Qualquer outro tipo de sistema de EMS bidirecional que monitora pode ser projetado para unidades de separador ativo que podem receber e transmitir tráfego de baixa taxa de dados. Deve ser entendido que isso não precisa de sistemas de EMS de HFC complexos e custosos; as flutuações de potência óptica secundárias tanto por variação de potência de bomba ou injeção de sinal de baixo nível na trajetória de sinal a jusante, ou variação de potência de laser inverso na trajetória a montante, são suficientes para detectar faixa binária ou de kHz (como chips de controle remoto) de padrões de dados modulados. Deve ser entendido também que a opção mais custosa - injeção de um sinal óptico a jusante - é relevante apenas na central de serviços, ou na trajetória a montante tipicamente apenas relevante em 1 de 33 localidades de separador ativo. Outra consideração importante é que a CMTS deve definir os níveis de modem corretamente. Em sistemas de retorno regular ou de RFoG, existe incerteza considerável nos níveis de sistema devido a componentes de RF ou redes de combinador aplicadas. No sistema de separador ativo, entretanto, não existem componentes de RF no enlace, o grupo de serviço é agregado no domínio óptico, e apenas um ganho baixo, desempenho baixo, e receptor de baixo nível de saída é necessário, que é acoplado diretamente à porta de retorno de CMTS. Em algumas modalidades, pode ser desejável produzir um receptor de separador ativo dedicado com um nível de saída calibrado de modo preciso como uma função do índice de modulação de entrada. Tal receptor não tem necessidade de uma ampla faixa de entrada; de -3 a +3 (ou de 0 a +6) dBm é o suficiente. O alto nível de entrada implica que o ganho pode ser baixo. A ausência de cominação de RF após o receptor também significa que o nível de saída pode ser baixo. Portanto, tal receptor deve ser obtenível em um fator de forma de alta densidade e baixa potência. Com tal receptor, pouco cabeamento de RF, se houver, pode ser necessário na central de serviços, e o CMTS pode definir de modo preciso que os níveis inversos obtenham o índice de modulação óptica correto. Em alguns casos, pode haver uma necessidade de conectar outro equipamento em relação ao CMTS à trajetória inversa. O receptor pode usar uma saída auxiliar para prever essa funcionalidade, ao invés da saída principal com separadores de RF externos. Isso elimina qualquer incerteza de nível devido a componentes de RF entre o receptor e o CMTS.[120] The service center transmitter may also send a command to downstream active separator units to initiate calibration or change an operating mode (e.g., from 200 MHz to 1200 MHz of optimized operation). Any other type of bidirectional EMS monitoring system can be designed for active separator units that can receive and transmit low data rate traffic. It must be understood that this does not need complex and costly HFC EMS systems; secondary optical power fluctuations either by pump power variation or low-level signal injection in the downstream signal path, or inverse laser power variation in the upstream path, are sufficient to detect binary or kHz range (such as remote control chips) of modulated data patterns. It must also be understood that the most costly option - injection of an optical signal downstream - is only relevant in the service center, or in the upstream path typically only relevant at 1 of 33 active separator locations. Another important consideration is that the CMTS must set modem levels correctly. In regular feedback or RFoG systems, there is considerable uncertainty at the system levels due to applied RF components or combiner networks. In the active separator system, however, there are no RF components on the link, the service group is aggregated in the optical domain, and only a low gain, low performance, and low output level receiver is required, which is coupled directly to the CMTS return port. In some embodiments, it may be desirable to produce a dedicated active separator receiver with an output level precisely calibrated as a function of the input modulation index. Such a receiver has no need for a wide input range; from -3 to +3 (or from 0 to +6) dBm is enough. The high input level implies that the gain may be low. The absence of RF combination after the receiver also means that the output level can be low. Therefore, such a receiver must be obtainable in a high-density, low-power form factor. With such a receiver, little, if any, RF cabling may be required in the service center, and the CMTS can precisely set the inverse levels to obtain the correct optical modulation index. In some cases, there may be a need to connect other equipment in relation to the CMTS to the reverse trajectory. The receiver may use an auxiliary output to provide this functionality, rather than the main output with external RF separators. This eliminates any level uncertainty due to RF components between the receiver and CMTS.
[121] Algumas modalidades da revelação supracitada podem englobar múltiplos separadores ativos em cascata que são configurados para funcionar com ONUs com base primariamente em níveis de entrada ópticos sem necessitar de comunicação bidirecional. Outras modalidades podem englobar múltiplos separadores ativos em cascata que são configurados para funcionar com ONUs com o uso de comunicação bidirecional.[121] Some embodiments of the aforementioned disclosure may encompass multiple cascaded active separators that are configured to work with ONUs based primarily on optical input levels without requiring bidirectional communication. Other embodiments may encompass multiple cascaded active separators that are configured to work with ONUs using bidirectional communication.
[122] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com múltiplas entradas ópticas, sendo que cada uma fornece uma entrada óptica a um ou mais detectores que, juntos, emitem um sinal combinado a um filtro de alta passagem que apresenta uma baixa impedância aos detectores e rejeita todos os sinais abaixo de uma faixa de frequência de RF e passa todos os sinais acima de uma faixa de frequência de RF antes de apresentar o sinal combinado a um amplificador e um laser de retransmissão.[122] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include an active separator with multiple optical inputs, each of which provides an optical input to one or more detectors that, together, output a combined signal to a high-pass filter that has a low impedance to detectors and rejects all signals below an RF frequency range and passes all signals above an RF frequency range before presenting the combined signal to an amplifier and a relay laser.
[123] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com múltiplas entradas ópticas, sendo que cada uma fornece uma entrada óptica a um ou mais detectores que, juntos, emitem um sinal combinado, em que o separador ativo tem um circuito inclinado com uma impedância suficientemente baixa à baixa frequência de modo que todos os detectores possam ser iluminados ao mesmo tempo sem uma queda significativa em inclinação aos detectores.[123] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include an active separator with multiple optical inputs, each of which provides an optical input to one or more detectors that together output a combined signal, wherein the active separator has a tilted circuit with a sufficiently low impedance at low frequency so that all detectors can be illuminated at the same time without a significant drop in slope to the detectors.
[124] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com um laser inverso em que o laser inverso liga quando uma fotocorrente nos detectores de entrada do separador ativo estiver acima de um limiar, e em que a taxa de giro quando o ligamento do laser for limitado de modo que não crie um transiente que tem um espectro que interfere com o espectro a montante a ser transmitido.[124] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an active separator with an inverse laser in which the inverse laser turns on when a photocurrent in the input detectors of the active separator is above a threshold, and in which the rate of rotation when the activation of the laser is limited so that it does not create a transient that has a spectrum that interferes with the upstream spectrum being transmitted.
[125] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma arquitetura de separador ativo de RFoG em que os lasers inversos do(s) separador(es) ativo(s) e/ou ONUs conectadas ao(s) separador(es) ativo(s) são operados com uma saída contínua. Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma arquitetura de separador ativo de RFoG em que lasers inversos do(s) separador(es) ativo(s) e/ou ONUs conectadas ao(s) separador(es) ativo(s) são operados entre um modo de alta e de baixa potência de modo que a potência de saída é alta durante disparos contínuos de transmissão a montante e é de outro modo baixa na saída. Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma arquitetura de separador ativo de RFoG em que lasers inversos do(s) separador(es) ativo(s) e/ou ONUs conectadas aos separador(es) ativo(s) podem ser definidas de modo seletivo a um dentre um modo contínuo e um modo de disparo contínuo.[125] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an RFoG active separator architecture in which the inverse lasers of the active separator(s) and/or ONUs connected to the active separator(s) ) are operated with a continuous output. Some embodiments of the foregoing disclosure may include an RFoG active separator architecture in which lasers inverting the active separator(s) and/or ONUs connected to the active separator(s) are operated between a high and low power mode so that the output power is high during upstream transmission bursts and is otherwise low at the output. Some embodiments of the foregoing disclosure may include an RFoG active separator architecture in which inverse lasers of the active separator(s) and/or ONUs connected to the active separator(s) may be selectively defined. to one of a continuous mode and a continuous shooting mode.
[126] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma ONU de RFoG que comuta entre um estado de potência de saída alta e baixa em que a potência de saída é alta durante transmissão de disparo contínuo de informações e em que um estado de baixa potência de saída estiver acima do limiar de laser.[126] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an RFoG ONU that switches between a high and low output power state in which the output power is high during burst transmission of information and in which a low output power state is output is above the laser threshold.
[127] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir um sistema de RFoG que mede correntes detectoras em todas as entradas, montar uma tabela de correntes detectoras durante potência de entrada alta e baixa (ou não) às entradas ópticas e computa, com base nessa tabela, um valor de modo de ganho que um índice de modulação do laser de transmissão inversa tem uma relação conhecida a um índice de modulação nas entradas ópticas ao separador ativo, de modo que o laser de transmissão inversa tem um índice de modulação ideal, mas o recorte é prevenido, mesmo para a porta com a entrada óptica mais alta. Em algumas modalidades da revelação supracitada, o índice de modulação ideal do transmissor inverso é nominalmente o mesmo que aquele para as entradas ópticas.[127] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include an RFoG system that measures detector currents at all inputs, assemble a table of detector currents during high and low input power (or not) to the optical inputs, and compute based on that table , a gain mode value that a modulation index of the reverse transmission laser has a known relationship to a modulation index at the optical inputs to the active separator, so that the reverse transmission laser has an ideal modulation index, but the clipping is prevented, even for the port with the highest optical input. In some embodiments of the aforementioned disclosure, the ideal modulation index of the inverse transmitter is nominally the same as that for the optical inputs.
[128] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma ONU de RFoG com um detector de sinal de RF que detecta disparos contínuos de sinais de entrada e ativa um laser em um modo de alta potência quando um disparo contínuo for detectado e de outro modo ativo o laser em um modo de baixa potência, como potência zero. Um atenuador elétrico pode preceder o acionador de laser e pode atenuar um sinal de entrada de RF, de modo que no estado de baixa potência de saída o laser não pode ser recortado por um sinal de entrada de RF. A atenuação de RF antes do laser pode ser reduzida conforme a potência de laser aumenta a partir do estado de baixa potência, de modo que a atenuação de RF seja removida rapidamente para ter impacto mínimo no disparo contínuo mas, durante a transição, o laser continua a não ser recortado.[128] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an RFoG ONU with an RF signal detector that detects continuous bursts of input signals and activates a laser in a high power mode when a continuous burst is detected and otherwise active. the laser in a low power mode, such as zero power. An electrical attenuator may precede the laser driver and may attenuate an RF input signal, so that in the low output power state the laser cannot be clipped by an RF input signal. The RF attenuation before the laser can be reduced as the laser power increases from the low power state, so that the RF attenuation is removed quickly to have minimal impact on continuous firing, but during the transition the laser continues not to be cropped.
[129] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma ONU de RFoG com um detector de sinal de RF que detecta disparos contínuos de sinais de entrada e inclui um atenuador elétrico que precede o acionador de laser para atenuar o sinal de entrada de RF, de modo que, quando nenhuma entrada nominal estiver presente, o afunilamento de ruído pela ONU de sinais de ruído fracos na ONU é prevenido e a atenuação de RF é removida rapidamente quando um disparo contínuo for detectado como tendo impacto mínimo no disparo contínuo.[129] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an RFoG ONU with an RF signal detector that detects continuous bursts of input signals and includes an electrical attenuator that precedes the laser driver to attenuate the RF input signal, so so that when no nominal input is present, noise funneling by the ONU of weak noise signals at the ONU is prevented and RF attenuation is quickly removed when a continuous shot is detected as having minimal impact on the continuous shot.
[130] Algumas modalidades da revelação supracitada pode incluir uma ONU de RFoG que pode receber um sinal a jusante que instrui o mesmo a ajustar o nível de potência de saída, ganho de RF ou ambos. Em algumas modalidades, tal ONU pode receber números de porta atribuídos e solicitações de monitoramento de situação. Em algumas modalidades, tal ONU pode transmitir informações a montante como situação, número de série, etc.[130] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an RFoG ONU that may receive a downstream signal that instructs it to adjust the output power level, RF gain, or both. In some embodiments, such ONU may be assigned port numbers and status monitoring requests. In some embodiments, such ONU may transmit upstream information such as status, serial number, etc.
[131] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode transmitir um sinal a jusante com solicitações para que unidades a jusante ajustem o nível de potência óptica, ganho ou para solicitar informações de situação. Algumas modalidades podem incluir um separador ativo que pode receber tais sinais a jusante. Algumas modalidades podem incluir um separador ativo que pode transmitir e/ou receber tais sinais na direção a montante, também.[131] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include an active separator that may transmit a signal downstream with requests for downstream units to adjust the level of optical power, gain, or to request status information. Some embodiments may include an active separator that can receive such signals downstream. Some embodiments may include an active separator that can transmit and/or receive such signals in the upstream direction, as well.
[132] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma ONU com um detector de RF, um atenuador, um circuito inclinado, e um microcontrolador em que o microcontrolador estima o recorte a laser com base em níveis de potência de RF medida e rastreia em qual fração de tempo o laser é recortado e aumenta a atenuação no caso dessa fração exceder um limiar. O microcontrolador também pode ajustar a inclinação de laser para prevenir o recorte. Em algumas modalidades, o microcontrolador traz a atenuação a um valor nominal quando a potência de RF ao laser estiver em ou abaixo de um valor nominal. Em algumas modalidades, mudanças na atenuação feitas pelo microcontrolador ocorrem em etapas discretas em tempo e magnitude.[132] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an ONU with an RF detector, an attenuator, a bias circuit, and a microcontroller in which the microcontroller estimates laser clipping based on measured RF power levels and tracks at which fraction of time the laser is clipped and increases attenuation if this fraction exceeds a threshold. The microcontroller can also adjust the laser tilt to prevent clipping. In some embodiments, the microcontroller brings the attenuation to a nominal value when the RF power to the laser is at or below a nominal value. In some embodiments, changes in attenuation made by the microcontroller occur in discrete steps in time and magnitude.
[133] Em algumas modalidades da revelação supracitada, o microcontrolador pode definir a atenuação a um nível alto o bastante para impedir o recorte, mas menos que o necessário para obter um índice de modulação nominal.[133] In some embodiments of the aforementioned disclosure, the microcontroller may set the attenuation to a level high enough to prevent clipping, but less than necessary to obtain a nominal modulation index.
[134] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma arquitetura bidirecional de RF por fibra com mais de um enlace de retransmissão na direção inversa, em que os sinais detectados a partir de enlaces precedentes são combinados em cada enlace de retransmissão.[134] Some embodiments of the foregoing disclosure may include a bidirectional fiber RF architecture with more than one relay link in the reverse direction, wherein signals detected from preceding links are combined on each relay link.
[135] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um receptor calibrado em uma central de serviços que fornece um nível de saída de RF específico para uma entrada índice de modulação, com um controle de ganho de modo que, para diferentes níveis de entrada ópticos, o nível de saída de RF para um dado índice de modulação é mantido constante. Em algumas modalidades, um receptor pode incluir duas saídas, pelo menos uma conectada a um CMTS sem nenhuma combinação e separação de redes de RF.[135] Some embodiments of the foregoing disclosure may include a calibrated receiver in a service center that provides a specific RF output level for a modulation index input, with a gain control such that, for different optical input levels, the RF output level for a given modulation index is kept constant. In some embodiments, a receiver may include two outputs, at least one connected to a CMTS without any combination and separation of RF networks.
[136] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com pelo menos duas configurações de ganho, uma configuração de ganho otimizada pra ONUs que pode transmitir o espectro inverso total que o sistema pode sustentar, e uma configuração otimizada para ONUs que podem transmitir uma quantidade de espectro menor que o espectro total que o sistema pode sustentar, em que o separador ativo combina entradas de múltiplos ONUs e pode transmitir o espectro total que o sistema pode sustentar.[136] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an active separator with at least two gain settings, a gain setting optimized for ONUs that can transmit the full inverse spectrum that the system can sustain, and a setting optimized for ONUs that can transmit an amount of spectrum less than the total spectrum the system can sustain, where the active splitter combines inputs from multiple ONUs and can transmit the total spectrum the system can sustain.
[137] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que tem potência de transmissão inversa ajustável e ganho ajustável de modo que, para um dado índice de modulação de sinal a montante recebida, o separador ativo mantém um índice de modulação óptica constante independentemente da potência óptica de saída. Em algumas modalidades, o índice de modulação óptica transmitido é o mesmo que o índice de modulação óptica recebido. Em algumas modalidades, o índice de modulação óptica transmitido é uma fração predeterminada do índice de modulação óptica recebido, e o separador permite que uma opção varie essa fração.[137] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an active separator that has adjustable inverse transmit power and adjustable gain so that, for a given received upstream signal modulation rate, the active separator maintains a constant optical modulation rate independently of the output optical power. In some embodiments, the transmitted optical modulation index is the same as the received optical modulation index. In some embodiments, the transmitted optical modulation index is a predetermined fraction of the received optical modulation index, and the separator allows an option to vary this fraction.
[138] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode receber e decodificar sinais de comunicação frontal, por exemplo um diodo de monitoramento de entrada para um EDFA, ou outro diodo de monitoramento.[138] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include an active separator that can receive and decode front-end communication signals, for example an input monitoring diode for an EDFA, or another monitoring diode.
[139] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode transmitir sinais de comunicação frontais, com, por exemplo, um laser frontal, ou modulando-se a corrente de bomba de um EDFA.[139] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include an active separator that can transmit forward communication signals, with, for example, a forward laser, or by modulating the pump current of an EDFA.
[140] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode receber e decodificar sinais de comunicação a montante, por exemplo, monitorando-se correntes detectoras a montante. Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo que pode transmitir sinais de comunicação a montante, por exemplo, modulando-se o laser inverso.[140] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include an active separator that can receive and decode upstream communication signals, for example, by monitoring upstream detector currents. Some embodiments of the foregoing disclosure may include an active separator that can transmit upstream communication signals, for example, by inversely modulating the laser.
[141] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um sistema com pelo menos dois separadores ativos em que um primeiro separador ativo instrui um segundo separador ativo a ajustar seu nível de potência de transmissão inverso. Algumas modalidades pode usar um algoritmo para equalizar e otimizar o nível de transmissão inverso de todos os separadores ativos a jusante conectados a um separador ativo a montante. Em algumas modalidades, o algoritmo é executado automaticamente na inicialização de modo que os separadores ativos a jusante (e, opcionalmente, as ONUs) obtenham um endereço e opcionalmente relatem na direção a montante o número de série e a situação do separador (ou da ONU). Em algumas modalidades, a ativação posterior de portas no separador leva a uma calibragem automática de novas portas sem interromper o serviço de portas existentes, e com o monitoramento contínuo de integridade de porta.[141] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include a system with at least two active separators in which a first active separator instructs a second active separator to adjust its inverse transmit power level. Some embodiments may use an algorithm to equalize and optimize the inverse transmission level of all downstream active separators connected to an upstream active separator. In some embodiments, the algorithm runs automatically at startup so that the downstream active separators (and optionally the ONUs) obtain an address and optionally report in the upstream direction the serial number and status of the separator (or the ONU). ). In some embodiments, subsequent activation of ports on the separator leads to automatic calibration of new ports without interrupting service of existing ports, and with continuous monitoring of port integrity.
[142] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir um separador ativo com capacidade para comunicação a montante, e com capacidade para receber e decodificar comunicações a montante a partir de outro separador.[142] Some embodiments of the foregoing disclosure may include an active separator capable of upstream communication, and capable of receiving and decoding upstream communications from another separator.
[143] Em algumas modalidades, um separador ativo pode estabelecer um mapa do sistema no qual o mesmo está incluído, e pode relatar a situação de sistema e informações de topologia a uma central de serviços e pode emitir alarmes caso necessário. O mapa pode incluir quantidades em série de separadores ativos, e pode incluir quantidades em série de ONUs conectadas. Algumas modalidades podem criar um mapa de sistema automaticamente, e (i) podem monitorar níveis de entrada de enlace de ONU para separadores ativos; (ii) podem detectar vibração ou ONUs defeituosas de outro modo e, opcionalmente, instruir o separador ativo a desligar os detectores de ONUs defeituosas ou em conversa; e/ou (iii) podem monitorar a situação do separador ativo que constrói o mapa. Em algumas modalidades, a função de monitoramento é usada para disparar automaticamente a redundância de rota monitorando- se tráfego a montante em um enlace, para determinar se o enlace está intacto, e se for concluído que o enlace é defeituoso, comutar o tráfego a jusante a um enlace a montante alternativo. Em algumas modalidades, os separadores ativos a montante monitoram separadores ativos a jusante comunicando-se com os separadores ativos a jusante.[143] In some embodiments, an active separator may establish a map of the system in which it is included, and may report system status and topology information to a service center and may issue alarms if necessary. The map may include serial quantities of active separators, and may include serial quantities of connected ONUs. Some embodiments may create a system map automatically, and (i) may monitor ONU link input levels for active splitters; (ii) may detect vibration or otherwise defective ONUs and, optionally, instruct the active separator to turn off detectors of defective or talking ONUs; and/or (iii) can monitor the status of the active separator that builds the map. In some embodiments, the monitoring function is used to automatically trigger route redundancy by monitoring upstream traffic on a link to determine whether the link is intact, and if it is concluded that the link is faulty, switch the downstream traffic. to an alternative upstream link. In some embodiments, the upstream active separators monitor downstream active separators by communicating with the downstream active separators.
[144] Algumas modalidades da revelação supracitada podem incluir uma central de serviços que instrui separadores ativos a jusante a iniciar um procedimento de autocalibragem.[144] Some embodiments of the aforementioned disclosure may include a service center that instructs active downstream separators to initiate a self-calibration procedure.
[145] Algumas modalidades incluem um combinador que pode monitorar cada uma das portas de entrada a montante e, assim, detectar uma perda de um enlace para tal porta. A perda de um enlace a montante implica que o enlace a jusante associado foi perdido. A detecção de um enlace pode ser usada para iniciar a comutação para um enlace de fibra redundante, de preferência, seguindo uma rota de fibra diferente.[145] Some embodiments include a combiner that can monitor each of the upstream input ports and thereby detect a loss of a link to that port. The loss of an upstream link implies that the associated downstream link has been lost. Detection of a link can be used to initiate switching to a redundant fiber link, preferably following a different fiber route.
[146] Os termos e expressões que foram empregados no relatório descritivo supracitado são usados no mesmo como termos de descrição e não de limitação, e não há intenção, no uso de tais termos e expressões, de excluir equivalentes dos recursos mostrados e descritos ou porções dos mesmos, sendo que é reconhecido que o escopo da matéria reivindicada é definido e limitado apenas pelas reivindicações que seguem.[146] The terms and expressions that were used in the aforementioned specification are used therein as terms of description and not of limitation, and there is no intention, in the use of such terms and expressions, to exclude equivalents of the features shown and described or portions of the same, it being recognized that the scope of the claimed subject matter is defined and limited only by the claims that follow.
Claims (26)
Applications Claiming Priority (11)
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US201461984303P | 2014-04-25 | 2014-04-25 | |
US61/984,303 | 2014-04-25 | ||
US201462043793P | 2014-08-29 | 2014-08-29 | |
US62/043,793 | 2014-08-29 | ||
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US62/052,213 | 2014-09-18 | ||
US14/625,608 | 2015-02-18 | ||
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